第10節(jié)課舵機(jī)與舵回路

1、飛行控制系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)第十節(jié)課第十節(jié)課(20160425) (feikong) (feikong)第四章舵機(jī)與舵回路第四章舵機(jī)與舵回路 4.1 舵機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)及工作原理舵機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)及工作原理 4.2 舵機(jī)的特性分析舵機(jī)的特性分析 4.3 舵回路舵回路 舵回路（伺服系統(tǒng)）是飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的組舵回路（伺服系統(tǒng)）是飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，它按照指令模型裝置或敏感元件輸出的電信號(hào)操成部分，它按照指令模型裝置或敏感元件輸出的電信號(hào)操縱舵面，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)角運(yùn)動(dòng)或航跡運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)穩(wěn)定與控制?？v舵面，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)角運(yùn)動(dòng)或航跡運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)穩(wěn)定與控制。 舵回路是由若干個(gè)部件組成的隨動(dòng)

2、系統(tǒng)，其舵機(jī)是執(zhí)行元舵回路是由若干個(gè)部件組成的隨動(dòng)系統(tǒng)，其舵機(jī)是執(zhí)行元件，它的負(fù)載（舵面上的鉸鏈力矩）是隨飛行狀態(tài)變化的件，它的負(fù)載（舵面上的鉸鏈力矩）是隨飛行狀態(tài)變化的該負(fù)載對(duì)舵機(jī)和舵回路有較大的影響。該負(fù)載對(duì)舵機(jī)和舵回路有較大的影響。4.1 舵機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)及工作原理舵機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)及工作原理4.1 舵機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)及工作原理舵機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)及工作原理 舵機(jī)作用：舵機(jī)作用： 舵機(jī)是舵回路中的執(zhí)行元件，輸出力矩（或力）和角速度（舵機(jī)是舵回路中的執(zhí)行元件，輸出力矩（或力）和角速度（或線速度），驅(qū)動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)?；蚓€速度），驅(qū)動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)。 舵機(jī)類型：舵機(jī)類型： 飛行控制系統(tǒng)中的舵機(jī)有

3、三大類：飛行控制系統(tǒng)中的舵機(jī)有三大類： 4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)電動(dòng)舵機(jī); 4.1.2 液壓舵機(jī)液壓舵機(jī); 4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)。電液復(fù)合舵機(jī)。4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 組成：組成： 電動(dòng)舵機(jī)以電力為能源電動(dòng)舵機(jī)以電力為能源,一般包括一般包括:電動(dòng)機(jī)（直流或交流的）電動(dòng)機(jī)（直流或交流的）;測(cè)速裝置測(cè)速裝置;位置傳感器位置傳感器;齒輪傳動(dòng)裝置齒輪傳動(dòng)裝置;安全保護(hù)裝置。安全保護(hù)裝置。電動(dòng)舵機(jī)根據(jù)其控制方式分為電動(dòng)舵機(jī)根據(jù)其控制方式分為:直接式和間接式直接式和間接式直接式直接式:改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓或激磁電壓直接控制舵機(jī)改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓或激磁電壓直接控制舵機(jī)輸出

4、軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向輸出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向;間接式間接式:在電動(dòng)機(jī)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)離合器的吸合通過(guò)離合器的吸合,間接控間接控制舵機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。制舵機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。圖圖4-1 為用磁粉離合器間接控制電動(dòng)舵機(jī)傳動(dòng)的示意圖為用磁粉離合器間接控制電動(dòng)舵機(jī)傳動(dòng)的示意圖4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 電動(dòng)機(jī)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁離合器主動(dòng)部分的殼體與齒輪電動(dòng)機(jī)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁離合器主動(dòng)部分的殼體與齒輪 固固連并隨電動(dòng)機(jī)輸出軸一起恒速轉(zhuǎn)動(dòng)

5、，殼體內(nèi)有控制繞組和連并隨電動(dòng)機(jī)輸出軸一起恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體內(nèi)有控制繞組和磁粉，從動(dòng)部分的杯形轉(zhuǎn)子與磁粉離合器的輸出齒輪磁粉，從動(dòng)部分的杯形轉(zhuǎn)子與磁粉離合器的輸出齒輪 固固連。連。 當(dāng)電流流過(guò)控制繞組時(shí)，磁粉被磁化產(chǎn)生磁力，在主動(dòng)與當(dāng)電流流過(guò)控制繞組時(shí)，磁粉被磁化產(chǎn)生磁力，在主動(dòng)與從動(dòng)之間產(chǎn)生正比于控制電流的摩擦力矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和齒從動(dòng)之間產(chǎn)生正比于控制電流的摩擦力矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和齒輪輪 一起轉(zhuǎn)動(dòng)。一起轉(zhuǎn)動(dòng)。4Z5Z5Z4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 在磁粉離合器前有兩極減速：在磁粉離合器前有兩極減速： 在磁粉離合器后還有三極減速：在磁粉離合器后還有三極

6、減速： 有兩個(gè)磁粉離合器可以提供大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)。有兩個(gè)磁粉離合器可以提供大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)。 金屬摩擦離合器金屬摩擦離合器5帶動(dòng)鼓輪帶動(dòng)鼓輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出正比于控制電流的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出正比于控制電流的力矩。力矩。 線性旋轉(zhuǎn)變壓器和測(cè)速發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置隨鼓輪一線性旋轉(zhuǎn)變壓器和測(cè)速發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置隨鼓輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，各自輸出正比于鼓輪轉(zhuǎn)角和角速度的電信號(hào)。起轉(zhuǎn)動(dòng)，各自輸出正比于鼓輪轉(zhuǎn)角和角速度的電信號(hào)。 65/ZZ21/ZZ43/ZZ87/ZZ109/ZZ4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 電磁離合器電磁離合器3是鼓輪與輸出齒輪的連接裝

7、置，用來(lái)控制是是鼓輪與輸出齒輪的連接裝置，用來(lái)控制是人工操縱還是自動(dòng)控制。人工操縱還是自動(dòng)控制。 自動(dòng)控制時(shí)，離合器的激磁繞組通電，電磁離合器吸合，自動(dòng)控制時(shí)，離合器的激磁繞組通電，電磁離合器吸合，輸出齒輪輸出齒輪 與鼓輪相連，鼓輪隨輸出齒輪與鼓輪相連，鼓輪隨輸出齒輪 一起轉(zhuǎn)動(dòng)；一起轉(zhuǎn)動(dòng)； 人工操縱時(shí)，電磁離合器不通電，輸出齒輪人工操縱時(shí)，電磁離合器不通電，輸出齒輪 不與鼓輪連不與鼓輪連接，由駕駛員直接操縱舵面。接，由駕駛員直接操縱舵面。 10Z10Z10Z4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 金屬摩擦離合器金屬摩擦離合器5利用金屬片之間的摩擦傳遞力矩

8、，是一利用金屬片之間的摩擦傳遞力矩，是一種安全保護(hù)裝置。當(dāng)電磁離合器工作時(shí)，齒輪種安全保護(hù)裝置。當(dāng)電磁離合器工作時(shí)，齒輪 經(jīng)金屬摩經(jīng)金屬摩擦離合器帶動(dòng)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)負(fù)載力矩超過(guò)某值時(shí)，金屬片擦離合器帶動(dòng)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)負(fù)載力矩超過(guò)某值時(shí)，金屬片打滑，從而限制舵機(jī)的最大輸出力矩。緊急情況下，駕駛打滑，從而限制舵機(jī)的最大輸出力矩。緊急情況下，駕駛員還可以強(qiáng)行操縱，確保飛行安全。員還可以強(qiáng)行操縱，確保飛行安全。 10Z優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 能源是電力，通常與飛控系統(tǒng)用同一電源，傳輸、控制等能源是電力，通常與飛控系統(tǒng)用同一電源，傳輸、控制等方便。方便。 加工制造、裝配維修方便。加工制造、裝配維修方便。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：

9、在輸出相同功率時(shí)，體積和重量較大（與液壓舵機(jī)相比）在輸出相同功率時(shí)，體積和重量較大（與液壓舵機(jī)相比）有減速齒輪。有減速齒輪。 快速性差些。輸出功率不大，而且重量大，慣性大，快速性差些。輸出功率不大，而且重量大，慣性大，快快速性差。速性差。4.1.1 電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動(dòng)舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 組成：組成： 液壓舵機(jī)以高壓液體（油）為能源，按其作用分為液壓舵液壓舵機(jī)以高壓液體（油）為能源，按其作用分為液壓舵機(jī)（直接推動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)）和電液副舵機(jī)（主要通過(guò)液壓主機(jī)（直接推動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)）和電液副舵機(jī)（主要通過(guò)液壓主舵機(jī)，即：液壓助力器才能帶動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)）。目前純液壓舵機(jī)，即：液壓助力器才能帶動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)）。

10、目前純液壓舵機(jī)使用不多，主要用電液副舵機(jī)。舵機(jī)使用不多，主要用電液副舵機(jī)。 主要由電液伺服閥（力矩馬達(dá)和液壓放大器），作動(dòng)筒和主要由電液伺服閥（力矩馬達(dá)和液壓放大器），作動(dòng)筒和位移傳感器組成。位移傳感器組成。 圖圖4-3為一種典型的電液副舵機(jī)機(jī)構(gòu)原理示意圖為一種典型的電液副舵機(jī)機(jī)構(gòu)原理示意圖4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 高壓油流入進(jìn)油口，經(jīng)油濾高壓油流入進(jìn)油口，經(jīng)油濾14分四路流出。其中兩路經(jīng)左分四路流出。其中兩路經(jīng)左右固定節(jié)流孔右固定節(jié)流孔13、閥心、閥心10的兩旁和左右噴嘴的兩旁和左右

11、噴嘴7、在溢流腔、在溢流腔8中匯合，然后經(jīng)回油節(jié)流孔中匯合，然后經(jīng)回油節(jié)流孔12從回油口流出。另外兩路從回油口流出。另外兩路油液分別流到閥套油液分別流到閥套11上被閥心工作凸肩遮住的窗口處。閥上被閥心工作凸肩遮住的窗口處。閥心偏離中間位置后，其中一路高壓油液經(jīng)閥心工作凸肩打心偏離中間位置后，其中一路高壓油液經(jīng)閥心工作凸肩打開(kāi)的窗口流入作動(dòng)筒一腔，做動(dòng)筒另一腔的油液經(jīng)被打開(kāi)開(kāi)的窗口流入作動(dòng)筒一腔，做動(dòng)筒另一腔的油液經(jīng)被打開(kāi)的另一窗口直接流入回油孔。的另一窗口直接流入回油孔。4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 力矩馬達(dá)將電氣量轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移，是一種信號(hào)

12、轉(zhuǎn)換裝力矩馬達(dá)將電氣量轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移，是一種信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。當(dāng)力矩馬達(dá)控制繞組中的直流電流差（置。當(dāng)力矩馬達(dá)控制繞組中的直流電流差（ ）等于）等于零時(shí)，導(dǎo)磁體零時(shí)，導(dǎo)磁體1與銜鐵與銜鐵4之間的四個(gè)氣隙中流過(guò)的磁通量相之間的四個(gè)氣隙中流過(guò)的磁通量相等，而銜鐵兩端流過(guò)上氣隙與下氣隙的磁通方向相反，銜等，而銜鐵兩端流過(guò)上氣隙與下氣隙的磁通方向相反，銜鐵兩端的電磁力平衡，銜鐵及與之固連的擋板鐵兩端的電磁力平衡，銜鐵及與之固連的擋板6處于中間處于中間位置。擋板與左右兩個(gè)噴嘴間的距離相等，兩路油液作用位置。擋板與左右兩個(gè)噴嘴間的距離相等，兩路油液作用在閥心兩端面上的壓力大小相等、方向相反，閥心處于中在閥心

13、兩端面上的壓力大小相等、方向相反，閥心處于中間位置。閥心的工作凸肩作遮住閥套上的窗口，阻止高壓間位置。閥心的工作凸肩作遮住閥套上的窗口，阻止高壓油流入，活塞桿油流入，活塞桿16處于中間位置，舵面不偏轉(zhuǎn)。處于中間位置，舵面不偏轉(zhuǎn)。4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理21ii 工作原理：工作原理： 當(dāng)控制電流（當(dāng)控制電流（ ）不等于零時(shí)，產(chǎn)生控制磁通，改變）不等于零時(shí)，產(chǎn)生控制磁通，改變四個(gè)氣隙之間的磁通量。在銜鐵兩端的上氣隙中流過(guò)的磁四個(gè)氣隙之間的磁通量。在銜鐵兩端的上氣隙中流過(guò)的磁通量增加，下氣隙中流過(guò)的減少；銜鐵的另一端與此相反通量增加，下氣隙中流過(guò)的減少；銜鐵的另一端與

14、此相反。于是銜鐵兩端的電磁力不平衡，產(chǎn)生電磁力矩，使銜鐵。于是銜鐵兩端的電磁力不平衡，產(chǎn)生電磁力矩，使銜鐵帶動(dòng)擋板轉(zhuǎn)動(dòng)。擋板與另一噴嘴的距離增大，噴嘴腔內(nèi)的帶動(dòng)擋板轉(zhuǎn)動(dòng)。擋板與另一噴嘴的距離增大，噴嘴腔內(nèi)的油壓降低；擋板與另一側(cè)噴嘴的距離減小，噴嘴腔內(nèi)油壓油壓降低；擋板與另一側(cè)噴嘴的距離減小，噴嘴腔內(nèi)油壓升高。在壓力差的作用下，閥心向低壓腔方向移動(dòng)。升高。在壓力差的作用下，閥心向低壓腔方向移動(dòng)。4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理21ii 工作原理：工作原理： 當(dāng)作用在銜鐵上的電磁力矩與彈簧管當(dāng)作用在銜鐵上的電磁力矩與彈簧管5因銜鐵轉(zhuǎn)動(dòng)變形而因銜鐵轉(zhuǎn)動(dòng)變形而產(chǎn)生的力矩、閥心

15、移動(dòng)通過(guò)小球帶動(dòng)反饋桿產(chǎn)生的力矩、閥心移動(dòng)通過(guò)小球帶動(dòng)反饋桿9產(chǎn)生的力矩產(chǎn)生的力矩以及高壓油流過(guò)閥心產(chǎn)生的液壓力矩相平衡時(shí)，銜鐵停止以及高壓油流過(guò)閥心產(chǎn)生的液壓力矩相平衡時(shí)，銜鐵停止轉(zhuǎn)動(dòng)保持在某一偏轉(zhuǎn)角上。閥心兩端的壓力差與反饋桿對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)保持在某一偏轉(zhuǎn)角上。閥心兩端的壓力差與反饋桿對(duì)閥心的反作用力也隨之平衡，閥心停止移動(dòng)，移動(dòng)距離正閥心的反作用力也隨之平衡，閥心停止移動(dòng)，移動(dòng)距離正比于控制繞組電流之差，移動(dòng)方向則取決于該電流差的極比于控制繞組電流之差，移動(dòng)方向則取決于該電流差的極性。性。4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 閥心移動(dòng)打開(kāi)閥套上被工作凸肩遮

16、住的窗口，高壓油經(jīng)窗閥心移動(dòng)打開(kāi)閥套上被工作凸肩遮住的窗口，高壓油經(jīng)窗口流入作動(dòng)筒一腔，該腔的壓力升高，在作動(dòng)筒兩腔壓力口流入作動(dòng)筒一腔，該腔的壓力升高，在作動(dòng)筒兩腔壓力差的作用下，活塞差的作用下，活塞17和活塞桿和活塞桿16以一定速度向低壓腔方以一定速度向低壓腔方向移動(dòng)。作動(dòng)筒另一腔的油液被壓出，經(jīng)閥套上的窗口流向移動(dòng)。作動(dòng)筒另一腔的油液被壓出，經(jīng)閥套上的窗口流入回油孔。入回油孔。 線性位移傳感器線性位移傳感器20把活塞桿的位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。隨著活把活塞桿的位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。隨著活塞桿的移動(dòng)，線性位移傳感器輸出正比于活塞桿的交流電塞桿的移動(dòng)，線性位移傳感器輸出正比于活塞桿的交流電壓，其相位取

17、決于活塞桿移動(dòng)的方向。壓，其相位取決于活塞桿移動(dòng)的方向。4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 體積小、重量輕、功率增益大，輸出功率與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的比體積小、重量輕、功率增益大，輸出功率與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的比值大，所以快速性好，控制功率小，靈敏度高。值大，所以快速性好，控制功率小，靈敏度高。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) ： 加工、裝配較困難，生產(chǎn)成本較高，要另加能源加工、裝配較困難，生產(chǎn)成本較高，要另加能源油源。油源。 4.1.2 液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 組成：組成：4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 組成：組成： 電液復(fù)合舵機(jī)由電液復(fù)合舵

18、機(jī)由電液副舵機(jī)、電液副舵機(jī)、主舵機(jī)主舵機(jī)（即液壓助力器）（即液壓助力器）、電磁轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)、電磁轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊機(jī)構(gòu)和復(fù)合搖臂等組成和復(fù)合搖臂等組成。 為保證舵機(jī)的可靠性，用兩套獨(dú)立的液壓源（系統(tǒng)為保證舵機(jī)的可靠性，用兩套獨(dú)立的液壓源（系統(tǒng)和和系統(tǒng)系統(tǒng)）供油。）供油。 電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)用于人工駕駛和自動(dòng)控制的狀態(tài)用于人工駕駛和自動(dòng)控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)不通電時(shí)，噴嘴電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)不通電時(shí)，噴嘴U與擋板（電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的與擋板（電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的銜鐵）之間的間隙最大，噴嘴內(nèi)腔

19、銜鐵）之間的間隙最大，噴嘴內(nèi)腔V壓力降低，滑閥在彈壓力降低，滑閥在彈簧作用下處于最右端，其凸肩堵住經(jīng)油路簧作用下處于最右端，其凸肩堵住經(jīng)油路T到電液副舵機(jī)到電液副舵機(jī)的油路；高壓油液（系統(tǒng)的油路；高壓油液（系統(tǒng)）經(jīng)油路）經(jīng)油路L L流到鎖緊機(jī)構(gòu)的環(huán)流到鎖緊機(jī)構(gòu)的環(huán)形槽形槽J J。由于高壓供油被切斷且小作動(dòng)筒活塞桿被鎖緊機(jī)。由于高壓供油被切斷且小作動(dòng)筒活塞桿被鎖緊機(jī)構(gòu)鎖住，電液副舵機(jī)不工作，液壓復(fù)合舵機(jī)處于人工駕駛構(gòu)鎖住，電液副舵機(jī)不工作，液壓復(fù)合舵機(jī)處于人工駕駛工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 當(dāng)人工駕駛時(shí)，駕駛員操縱駕

20、駛桿當(dāng)人工駕駛時(shí)，駕駛員操縱駕駛桿H使搖臂上使搖臂上B點(diǎn)繞點(diǎn)繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑閥一起運(yùn)動(dòng)，高壓油經(jīng)環(huán)形槽動(dòng)，帶動(dòng)滑閥一起運(yùn)動(dòng)，高壓油經(jīng)環(huán)形槽C與被打開(kāi)的窗與被打開(kāi)的窗口口 （或（或 ），流入大作動(dòng)筒的一腔），流入大作動(dòng)筒的一腔 （或（或 ）另一腔）另一腔 （或（或 ）的油液則經(jīng)窗口）的油液則經(jīng)窗口 （或（或 ）與系統(tǒng)）與系統(tǒng)的回油路的回油路 （或（或 ）相通，經(jīng)主滑閥的空心孔流回油箱。在大作動(dòng)）相通，經(jīng)主滑閥的空心孔流回油箱。在大作動(dòng)筒兩腔壓差的作用下，舵機(jī)殼體移動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)連桿操縱舵筒兩腔壓差的作用下，舵機(jī)殼體移動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)連桿操縱舵面偏轉(zhuǎn)。面偏轉(zhuǎn)。4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液

21、復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理2D1D2D2E1E2E1E1D1Q2Q 工作原理：工作原理： 駕駛桿移動(dòng)到某一位置后，由于固連與舵機(jī)殼體的支點(diǎn)駕駛桿移動(dòng)到某一位置后，由于固連與舵機(jī)殼體的支點(diǎn)A和撥油桿和撥油桿H與殼體一起移動(dòng)，而主滑閥不隨殼體運(yùn)動(dòng)，其與殼體一起移動(dòng)，而主滑閥不隨殼體運(yùn)動(dòng)，其窗口重新關(guān)閉，舵機(jī)殼體也停止運(yùn)動(dòng)。人工駕駛時(shí)，舵機(jī)窗口重新關(guān)閉，舵機(jī)殼體也停止運(yùn)動(dòng)。人工駕駛時(shí)，舵機(jī)殼體始終跟隨駕駛桿的移動(dòng)按比例移動(dòng)。殼體始終跟隨駕駛桿的移動(dòng)按比例移動(dòng)。4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 電磁轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)通電時(shí)，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的銜鐵向左移動(dòng)，堵住噴電磁轉(zhuǎn)換

22、機(jī)構(gòu)通電時(shí)，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的銜鐵向左移動(dòng)，堵住噴嘴嘴U，噴嘴內(nèi)腔，噴嘴內(nèi)腔V的油壓升高，推動(dòng)滑閥左移。于是系統(tǒng)的油壓升高，推動(dòng)滑閥左移。于是系統(tǒng)的進(jìn)油口到油路的進(jìn)油口到油路T T的電液副舵機(jī)的通路與到油路的電液副舵機(jī)的通路與到油路G G、L L及及環(huán)形槽環(huán)形槽J J的通路均被打開(kāi)。鎖緊機(jī)構(gòu)在高壓油液的作用下的通路均被打開(kāi)。鎖緊機(jī)構(gòu)在高壓油液的作用下向上移動(dòng)，小作動(dòng)筒的活塞在控制信號(hào)作用下運(yùn)動(dòng)。小作向上移動(dòng)，小作動(dòng)筒的活塞在控制信號(hào)作用下運(yùn)動(dòng)。小作動(dòng)筒活塞桿上的動(dòng)筒活塞桿上的A A點(diǎn)通過(guò)搖臂移動(dòng)主滑閥，使舵機(jī)的殼體點(diǎn)通過(guò)搖臂移動(dòng)主滑閥，使舵機(jī)的殼體相應(yīng)的按比例運(yùn)動(dòng)，如同人工駕駛一樣。相應(yīng)的按比例運(yùn)動(dòng)，

23、如同人工駕駛一樣。4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 工作原理：工作原理： 如果駕駛員參與自動(dòng)控制使得操縱，則電液復(fù)合舵機(jī)處于如果駕駛員參與自動(dòng)控制使得操縱，則電液復(fù)合舵機(jī)處于復(fù)合工作狀態(tài)。駕駛桿的操縱運(yùn)動(dòng)和小作動(dòng)筒活塞的運(yùn)動(dòng)復(fù)合工作狀態(tài)。駕駛桿的操縱運(yùn)動(dòng)和小作動(dòng)筒活塞的運(yùn)動(dòng)通過(guò)搖臂在主滑閥處復(fù)合，共同操縱舵機(jī)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)搖臂在主滑閥處復(fù)合，共同操縱舵機(jī)運(yùn)動(dòng)。 作動(dòng)筒的副滑閥一般情況下是不動(dòng)的，猶如一個(gè)固定的閥作動(dòng)筒的副滑閥一般情況下是不動(dòng)的，猶如一個(gè)固定的閥套。但當(dāng)主滑閥一旦卡死，或出現(xiàn)其他緊急情況時(shí)，副滑套。但當(dāng)主滑閥一旦卡死，或出現(xiàn)其他緊急情況時(shí)，副滑閥將接替

24、主滑閥的工作，使駕駛員能應(yīng)急操縱。閥將接替主滑閥的工作，使駕駛員能應(yīng)急操縱。4.1.3 電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電液復(fù)合舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理鉸鏈力矩鉸鏈力矩 與舵面幾何形狀、類型，飛行的與舵面幾何形狀、類型，飛行的 或或 及舵偏角及舵偏角 有關(guān)，其中以舵偏角為主。鉸鏈力矩表達(dá)有關(guān)，其中以舵偏角為主。鉸鏈力矩表達(dá)式為式為 ： 其中：其中： 表示單位舵偏角產(chǎn)生的鉸鏈力矩；表示單位舵偏角產(chǎn)生的鉸鏈力矩； 為鉸鏈力為鉸鏈力矩導(dǎo)數(shù)；矩導(dǎo)數(shù)； 為舵面參考面積；為舵面參考面積； 為舵平均幾何弦長(zhǎng)；為舵平均幾何弦長(zhǎng)； 為為舵偏角。舵偏角。 顯然，顯然，鉸鏈力矩的大小、符號(hào)隨飛行狀態(tài)而變鉸鏈力矩的大小、符號(hào)隨飛

25、行狀態(tài)而變 jM,MjjjhjjMcQSCMjMhjCcSjjMjMjMORjM0jM0jMjMQM數(shù)且隨（1）電動(dòng)舵機(jī)的動(dòng)特性）電動(dòng)舵機(jī)的動(dòng)特性 舵機(jī)工作是舵機(jī)工作是非對(duì)稱非對(duì)稱的。原因有兩個(gè)：的。原因有兩個(gè)：飛機(jī)穩(wěn)定飛行時(shí)，舵面就不在中間位置，而是有一個(gè)舵偏飛機(jī)穩(wěn)定飛行時(shí)，舵面就不在中間位置，而是有一個(gè)舵偏度，這就使一開(kāi)始度，這就使一開(kāi)始 有初始值作用到舵機(jī)上。有初始值作用到舵機(jī)上。舵機(jī)工作過(guò)程中，負(fù)載力矩不對(duì)稱。例如舵機(jī)使舵面偏角舵機(jī)工作過(guò)程中，負(fù)載力矩不對(duì)稱。例如舵機(jī)使舵面偏角加大時(shí)（出舵時(shí)）鉸鏈力矩起阻止加大的作用；而在收舵加大時(shí)（出舵時(shí)）鉸鏈力矩起阻止加大的作用；而在收舵時(shí)，又起加

26、速舵面回收的作用。時(shí)，又起加速舵面回收的作用。0jM這使得電動(dòng)舵機(jī)動(dòng)特性很難描述與分析。工程實(shí)踐中往往這使得電動(dòng)舵機(jī)動(dòng)特性很難描述與分析。工程實(shí)踐中往往采用線性化的方法研究某一平衡狀態(tài)附近的增量運(yùn)動(dòng)。把采用線性化的方法研究某一平衡狀態(tài)附近的增量運(yùn)動(dòng)。把非線性機(jī)械特性曲線近似為斜率為非線性機(jī)械特性曲線近似為斜率為B的線性機(jī)械特性曲線。的線性機(jī)械特性曲線。B的物理含義是輸入電壓為常數(shù)時(shí)，輸出力矩的物理含義是輸入電壓為常數(shù)時(shí)，輸出力矩M對(duì)角速度對(duì)角速度的偏導(dǎo)數(shù)。的偏導(dǎo)數(shù)。B常數(shù)UMtg（2）電動(dòng)舵機(jī)原理圖）電動(dòng)舵機(jī)原理圖（3）電動(dòng)舵機(jī)微分方程）電動(dòng)舵機(jī)微分方程RIdtIdLUIAM電動(dòng)舵機(jī)微分方程電

27、動(dòng)舵機(jī)微分方程 設(shè)鼓輪到舵面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為設(shè)鼓輪到舵面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為i；電磁離合器、齒輪轉(zhuǎn)；電磁離合器、齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、舵面及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子折算到鼓輪的（包動(dòng)裝置、舵面及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子折算到鼓輪的（包括鼓輪）的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為括鼓輪）的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J；鼓輪角速度和轉(zhuǎn)角分別為；鼓輪角速度和轉(zhuǎn)角分別為 和和 ；舵偏角為；舵偏角為 ，忽略摩擦力矩，其微分方程表示為：，忽略摩擦力矩，其微分方程表示為：iMBdtdJMjjjMMikkkkdtdJBiMjk0jM0B) 1(K)()()(2STSSUSSWMMkM2K)(SSWMMJRAMKRLTMMT0jM0B1) 1()()()(2

28、22SMJiSTRMAiSUSSWjMjkM1)(222SMJiRMAiSWjjM當(dāng)略去當(dāng)略去時(shí)，時(shí)，MTMKMTMTjM化簡(jiǎn)方塊圖為：化簡(jiǎn)方塊圖為： )/)()()()(22iMBsJsRLsAsUssWjkm URbQSmAiAjk)/(20jM0jM0jMQ ,QjMk0k RABSJSRASUSSWKM/k/)()()(2UKk12/kAiRMjkjMkkUUkkkkfkSWf)(1)()()(STKsUssk22/)k(/)(iMSRABJSRASWjM2/4)k(iJMRABj)/k(/)(RABJSSRASWMURABRA/k/kk 引入速度反饋引入速度反饋 ，當(dāng)，當(dāng) 較大時(shí)，舵

29、回路特性與飛行狀較大時(shí)，舵回路特性與飛行狀態(tài)無(wú)關(guān)，同時(shí)減弱了鉸鏈力矩態(tài)無(wú)關(guān)，同時(shí)減弱了鉸鏈力矩 對(duì)舵機(jī)的影響；對(duì)舵機(jī)的影響； 引入速度反饋引入速度反饋 后，使穩(wěn)態(tài)時(shí)舵機(jī)鼓輪輸出轉(zhuǎn)動(dòng)角速度后，使穩(wěn)態(tài)時(shí)舵機(jī)鼓輪輸出轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與與 成比例，稱為成比例，稱為速度反饋速度反饋軟反饋軟反饋 鉸鏈力矩鉸鏈力矩 對(duì)舵回路特性影響不大對(duì)舵回路特性影響不大jMUjMkkkSkSWff)(iSKsUss)()()(1)(eeSTSTkSWf) 11()1 () 1()()()(eeeekTKKSTiSkTKKSTKKsUssMAMAAM)11(eSkiTikeT1ekTKKMA呈現(xiàn)積分環(huán)節(jié)為軟反饋時(shí)：處于低頻區(qū)工作

30、，當(dāng)輸入電壓頻率呈現(xiàn)比例環(huán)節(jié)為硬反饋時(shí)：處于高頻區(qū)工作，當(dāng)輸入電壓頻率eeT1T1k（4）舵回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）舵回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析分析 因?yàn)槎婊芈奉愋突敬_定，其設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于閉環(huán)回路中反因?yàn)槎婊芈奉愋突敬_定，其設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于閉環(huán)回路中反饋量的配置。饋量的配置。 如圖所示的舵回路，同時(shí)有位置反饋和速度反饋。首先研如圖所示的舵回路，同時(shí)有位置反饋和速度反饋。首先研究位置反饋系數(shù)的影響，即確定速度反饋系數(shù)的值，研究究位置反饋系數(shù)的影響，即確定速度反饋系數(shù)的值，研究位置反饋系數(shù)變化時(shí)，舵回路的性能。位置反饋系數(shù)變化時(shí)，舵回路的性能。分析分析 舵回路參數(shù)參見(jiàn)舵回路參數(shù)參見(jiàn)P182，且已知速度反饋系數(shù)為，且已知速度反饋系數(shù)為其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：相應(yīng)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)為：相應(yīng)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)為：radsVk/10886. 52)35.14167.16)(35.14167.16(10444. 3)(5jsjssksW01s01s35.14167.163 , 2js位置反饋舵回路根軌跡：位置反饋舵回路根軌跡：分析分析 由圖可見(jiàn)，根軌跡與虛軸的交點(diǎn)為由圖可見(jiàn)，根軌跡與虛軸的交點(diǎn)為 ，相應(yīng)，相應(yīng)的的 。當(dāng)。當(dāng) 很小時(shí)，實(shí)數(shù)主導(dǎo)極