电动静液作动器不确定性建模与可靠度计算

摘要

随着功率电传作动器在飞机上的应用，多电/全电飞机的概念应运而生。飞机功率电传作动器是飞机操纵与控制系统的关键部件，提高其安全可靠性对保证飞行安全具有重要意义。作为功率电传作动器的典型代表，电静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator，EHA)的研究已引起国内外高度重视。新一代飞机对EHA稳健性及可靠性提出了很高要求，而影响EHA产品稳健性及可靠性的主要因素是工程实际中的不确定性。目前对EHA可靠性的研究已经取得了一定的突破，但对影响EHA可靠性的重要因素——不确定性的分析研究几乎是空白。
　　本文针对消除不确定因素对EHA可靠性影响的问题，研究了基于概率论的EHA不确定性建模方法与可靠度计算模型。
　　研究内容与取得的成果如下:
　　(1)对EHA这一典型机电液控一体化系统的不确定性进行了定性分析，全面评估了影响EHA系统的不确定因素;
　　(2)针对EHA这一复杂的多学科系统，分别建立了EHA电机模块、液压模块和机械模块的线性数学模型;
　　(3)在建立的数学模型基础上，研究了EHA的不确定性建模方法;对EHA系统的不确定性参数进行了提取与分类，并进行了灵敏度分析，为不确定性建模选择了重要参数;依据不确定性模型，分别考虑独立不确定因素和多不确定因素耦合的影响，提出了EHA对不确定性参数的不确定性建模和可靠度计算方法;
　　(4)选取影响因数大的参数，对建立的可靠性计算模型进行了验算;
　　(5)采用与MATLAB仿真结果对比的方法，验证了EHA不确定性建模和可靠度计算方法的正确性。应用MATLAB对EHA系统分别建立分学科和整体仿真模型，将模型计算结果与MATLAB仿真结果进行对比验证，得到了基本一致的结果。
　　研究结果表明，本文所建立的不确定性模型，为EHA系统的可靠度计算提供了一种高效、可靠、全面的方法，此模型可应用于EHA复杂系统的可靠性预测和可靠度计算。同时通过推广，该方法可应用于预测具有多耦合学科复杂系统的输出结果的不确定性，并可为鲁棒多学科设计优化方法的构建提供理论借鉴。