Постановка и решение задачи многокритериальной оптимизации автономного электрогидравлического следящего привода с комбинированным регулированием


https://doi.org/10.24108/aplts.0317.0000064

Полный текст:


Аннотация

Результатом стремительного развития электротехнических отраслей промышленности для авиации является постепенный переход к автономным электрогидравлическим приводам, наиболее совершенным из которых на настоящий момент считается электрогидростатический привод. Однако высокие требования к динамическим показателям современных неустойчивых и малоустойчивых самолетов ограничивают внедрение электрогидростатических приводов в промышленность.

Проблема низких динамических показателей решается в гидроприводе с комбинированным регулированием, являющегося развитием электрогидростатического привода. Высокая динамика при комбинированном регулировании достигается за счет применения двойного (дроссельного и электромоторного) регулирования с преобладанием каждого из них в зависимости от величины входного сигнала.

 В связи с малой изученностью привода с комбинированным регулированием предлагается применение метода многокритериальной оптимизации с целью получения оптимальных результатов при его разработке. Это позволит адекватно оценить показатели привода для его сравнения с аналогами, а также обосновать целесообразность проведения дальнейших исследований.

В статье описаны все этапы проведения многокритериальной оптимизации привода с комбинированным регулированием методом ЛП-поиска. Оптимизация ведется с учетом требований, предъявляемым к современным летательным аппаратам. В качестве критериев были взяты три величины, наиболее полно, по мнению авторов, описывающих качество всего привода (энергопотребление привода в «нейтрали», КПД гидравлической части привода в режиме электромоторного регулирования, величина ITAE при отработке приводом малого сигнала). В результате оптимизации был получен фронт Парето в трех координатах, соответствующий эффективным решениям, после чего был найден компромисс между критериями и выбрано оптимальное решение.

Полученное после проведения оптимизации проектное решение привода с комбинированным регулированием удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к современным самолетам и имеет как высокие энергетические показатели, так и высокую динамику. Тем не менее данное исследование следует считать неполным ввиду неучета ряда показателей, среди которых массогабаритные показатели и показатели надежности привода.


Об авторах

О. С. Ножнин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия
Ножнин Олег Сергеевич


Д. Н. Попов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Попов Дмитрий Николаевич

Доктор технических наук, профессор. Кафедра "Гидроприводы, гидромеханика и гидропневмоавтоматика".



Список литературы

1. Селиванов А.М., Алексеенков А.С., Найденов А.В. Перспективы развития автономных электрогидравлических приводов // Известия Тульского гос. ун-та. Техн. науки. 2011. № 5-1. С. 359-364.

2. Adams С. A380: More electric aircraft // Avionics Magazine. 2001. October 1. Режим доступа: http://www.aviationtoday.com/2001/10/01/a380-more-electric-aircraft/ (дата обращения 19.03.2017).

3. Машиностроение: энциклопедия: В 40 т. Раздел IV: Расчет и конструирование машин. Т. IV-2: Электропривод. Гидро- и виброприводы. Кн. 2: Гидро- и виброприводы / Д.Н. Попов, В.К. Асташев, А.Н. Густомясов и др.; под общ. ред. В.К. Асташева, Д.Н. Попова. М.: Машиностроение, 2012. 303 с.

4. Navarro R. Performance of an electro-hydrostatic actuator on the F-18 systems research aircraft. Edwards, CA, USA: NASA, 1997. 33 p.

5. Шумилов И.С. Рулевые приводы с автономным гидропитанием (АРП) для магистральных самолётов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 8. С. 139-161. DOI: 10.7463/0814.0724446

6. Kang Rongjie, Jiao Zongxia, Wang Shaoping, Chen Lisha. Design and simulation of electro-hydrostatic actuator with a built-in power regulator // Chinese J. of Aeronautics. 2009. Vol. 22. Iss. 6. Pp. 700-706. DOI: 10.1016/S1000-9361(08)60161-2

7. McCullough K.R. Design and characterization of a dual electro-hydrostatic actuator: doct. diss. Hamilton, Ontario: McMaster Univ. Publ., 2011. 193 p.

8. Селиванов А.М. Принцип комбинированного регулирования скорости выходного звена гидравлического привода и его современная реализация // Вестник Московского авиационного ин-та. 2011. Т. 18. № 3. С. 147-151.

9. Хомутов В.С. Улучшение статических и динамических характеристик электрогидростатического привода в области малых сигналов управления: дис. … канд. техн. наук. М., 2008. 178 с.

10. Алексеенков А.С. Исследование характеристик и рабочих процессов автономного электрогидравлического рулевого привода с комбинированным регулированием скорости // Современные проблемы науки и образования. Электрон. журн. 2014. № 2. С. 122. Режим доступа: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=12896 (дата обращения 19.03.2017).

11. Селиванов А.М., Алексеенков А.С., Найденов А.В. Оценка области дроссельного регулирования в приводе с комбинированным регулированием скорости выходного звена // Известия Тульского гос. ун-та. Техн. науки. 2011. № 5-1. С. 299-303.

12. Ножнин О.С. Комбинированное регулирование электрогидравлического следящего привода // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 5. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/839489.html (дата обращения 19.03.2017).

13. Алексеенков А.С. Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки: дис. … канд. техн. наук. М., 2014. 150 с.

14. Попов Д.Н. Оценка эффективности и оптимальное проектирование гидроприводов // Вестник машиностроения. 1986. № 9. С. 20-23.

15. Боровин Г.К., Попов Д.Н. Многокритериальная оптимизация гидросистем: учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 94 с.

16. Замараев Д.С., Попов Д.Н. Оптимизация электрогидравлического усилителя для следящего привода с дроссельным регулированием // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 12. С. 105-124. С. 105-123 DOI: 10.7463/1213.0637872

17. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. 2-е изд. М.: Дрофа, 2006. 175 с.

18. Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленный природой. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 446 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ножнин О.С., Попов Д.Н. Постановка и решение задачи многокритериальной оптимизации автономного электрогидравлического следящего привода с комбинированным регулированием. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2017;(3):1-14. https://doi.org/10.24108/aplts.0317.0000064

For citation: Nozhnin O.S., Popov D.N. The Formulation and Solution of the Multi-objective Optimization Problem for an Autonomous Electrohydraulic Servo Actuator with Combined Control. Machines and Plants: Design and Exploiting. 2017;(3):1-14. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/aplts.0317.0000064

Просмотров: 129

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-592X (Online)