《面向高頻大流量電液伺服閥的智慧型GMA的基礎研究》是依託南京航空航天大學，由朱玉川擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向高頻大流量電液伺服閥的智慧型GMA的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱玉川
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請項目針對我國航空航天領域對高頻大流量電液伺服閥的技術需求及傳統電液伺服閥性能提升的局限，深入系統地開展智慧型GMA及與其高度集成的新型噴嘴擋板伺服閥的基礎研究，構建面向高頻大流量噴嘴擋板伺服閥的智慧型GMA基礎理論與技術體系。重點解決多場耦合對智慧型GMA輸出參數作用機制、功能集成型一體化執行器設計理論與複雜特殊環境下智慧型GMA能量傳遞與實時調控機制等基礎理論問題，建立起智慧型GMA理論體系，突破智慧型GMA位移輸出精度控制、位移自感知、磁場與溫度反饋與控制、GMA驅動與微位移放大機構及液壓功率放大器高度集成、高頻高精度驅動電源與磁場均勻化設計等關鍵技術，解決高頻大流量噴嘴擋板伺服閥的設計難題，研製出基於智慧型GMA的新型噴嘴擋板伺服閥樣機與試驗裝備，提升我國高頻高速高可靠性電液伺服控制技術水平。
結題摘要
項目背景：電液伺服閥廣泛套用於現代飛機操縱與火箭姿態控制等航空航天領域，其頻寬與流量一直是制約其性能的主要因素，但高頻大流量電液伺服閥所涉及的核心技術一直為已開發國家所壟斷，如何突破其關鍵技術是我國液壓伺服學術界與航空航天研究機構的難題。以超磁致伸縮材料為代表的智慧型材料因其大輸出力、高頻回響和高功率密度等特點為該技術的發展提供了新的機遇。但與此同時，材料本身的磁滯非線性、渦流熱與電阻熱影響，以及射流型電液伺服閥理論模型的缺乏以及噴嘴擋板型電液伺服閥參數設計理論尚待完善等難題也為該技術發展提出了新的挑戰。 主要研究內容：本項目以超磁致伸縮執行器的磁滯非線性模型研究為重點，同時著力於執行器感測與控制技術研究；發展執行器熱源計算、傳熱以及熱抑制理論與技術；建立射流型電液伺服閥射流放大理論模型並完善噴嘴擋板型電液伺服閥參數設計理論。 重要結果：（1）建立了基於複數磁導率的新型超磁致伸縮執行器磁滯非線性模型，並套用於執行器逆補償和閉環控制，模型具有待辨識參數少和易於實現等特點。（2）發展了超磁致伸縮執行器熱源、熱傳遞以及熱抑制理論模型，為高精度執行器設計提供了保障；（3）發展了射流型電液伺服閥射流電液放大理論模型，將傳統該型閥設計與分析手段由實驗為主提升至實驗理論並重的階段；（4）提出了不同於傳統噴嘴擋板閥參數設計理論的新型設計準則，新準則提升了閥的線性度、回響速度等關鍵特性。 關鍵數據：（1）超磁致伸縮伺服閥用伺服放大器輸出電流範圍±2A，線性度＜3%；階躍回響的上升時間＜0.5ms，幅頻寬＞2kHz；（2）超磁致伸縮伺服閥閥芯位移幅頻寬＞600Hz，階躍回響上升時間＜1.5ms；（3）超磁致伸縮執行器連續工作10小時熱位移控制精度達到0.5～3μm，將國內外現有單一主動散熱與單一被動熱位移補償控制精度從5微米以上提升到3微米以內，單位生熱率控制後熱位移精度從1.78×10-4μm /Wm-3縮小到0.27×10-4μm /Wm-3 科學意義：（1）完善了近60年來一直沿用的的傳統噴嘴擋板伺服閥最大壓力靈敏度為目標的參數設計理論，提出了以伺服閥精度、頻響、可靠性以及抗干擾等綜合性能最優為目標的參數設計新準則；（2）發展了射流型伺服閥射流電液放大理論模型，彌補了傳統射流伺服閥理論缺失；（3）發展了超磁致伸縮執行器熱特性分析設計理論，為高精度智慧型材料驅動執行器設計提供了依據。
