一种快速响应10kW级直线输出三余度数字伺服系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种飞行器推力矢量控制用伺服系统领域，具体涉及一种快速响应直线输出三余度数字伺服系统。
【背景技术】
[0002]伺服机构(系统)是我国对运载火箭和导弹武器系统飞行控制执行机构子系统的统称，其输出形式一般有转角输出和直线输出两种，典型应用是摇摆发动机实施推力矢量控制。常规推进剂发动机以偏二甲肼和四氧化二氮为燃料，在目前我国现役运载火箭和液体导弹武器系统中普遍采用。相应地，摇摆常规推进剂液体发动机的伺服机构(系统)也是箭上必备设备。由于功率较大(千瓦至十千瓦级)，如何解决其飞行与地面测试能源问题为此类伺服机构(系统)技术方案的一个关键问题；另一方面，伺服机构(系统)在推力矢量控制过程中动态响应指标要求很高，多采用机械动压反馈或数字算法补偿来满足高动态响应要求；再一方面，伺服机构(系统)在飞行及一定时间内的贮存和热战备值班可靠性指标要求又特别高，可靠性设计成为关键问题；针对导弹武器系统，战备值班状态下的快速响应能力也是必须考虑的问题。
[0003]伺服机构(系统)可以划分为两个基本组成部分:伺服能源和伺服控制。伺服能源解决如何获得能源的问题，并将其转化成可提供给伺服使用的能源；伺服控制解决将作动器如何摇摆发动机跟随电子指令运动的问题。
[0004]现有技术中的伺服系统均采用传统的电液伺服阀控制方案，通过集成机械动压反馈或数字算法补偿来满足高动态响应要求。在可靠性设计方面，目前主要在伺服机构的电液伺服阀前置级、作动器位移反馈测量传感器等方面采取冗余设计的措施。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种满足大功率、快响应、数字化、高可靠性需求的基于发动机机械能的推力矢量控制用的快速响应1kW级直线输出三余度数字伺服系统。
[0006]实现本发明目的的技术方案:一种快速响应1kW级直线输出三余度数字伺服系统，包括三冗余伺服控制器、液压作动系统、伺服能源，三冗余伺服控制器输出控制指令到液压作动系统，液压作动系统与伺服能源集成为一体。
[0007]所述的伺服能源包括中频电机、液压辅栗、液压主栗、单向阀、高压气体蓄能器，中频电机的输出端与液压辅栗的输入端连接，液压辅栗的供油端与油箱连通，液压辅栗的出油端与单向阀的进油端连接，单向阀的截止端与高压气体蓄能器的单向阀接口连接，高压气体蓄能器的活塞与油箱的活塞相作用；高压气体蓄能器通过内部油路接口与液压主栗的出油端连通，液压主栗的吸油端与油箱连接，液压辅栗的进油端和液压作动系统的回油端均与油箱连通。
[0008]所述的高压气体蓄能器的内部油路接口通过油路与液压作动系统连通，该油路上设有油滤。
[0009]所述的油滤与油箱之间的油路上设有第一安全阀，高压气体蓄能器与油滤之间的油路与液压主栗的出油端连通。
[0010]所述的第一安全阀与油箱之间的油路上设有第二安全阀。
[0011]所述的液压作动系统包括三余度伺服阀、三余度位移传感器、液压作动器，三余度伺服阀的进油腔与油滤和安全阀之间的油路连接，三余度伺服阀的回油腔与的液压辅栗的回油端、油箱的回油口均连接；三余度伺服阀的两个负载腔分别与液压作动器的两个负载腔连接，液压作动器内的三余度位移传感器反馈位移信号到三冗余伺服控制器。
[0012]本发明的有益技术效果在于:本发明的系统能够实现地面测试时能源的快速启动，同时进行了控制环节冗余、数字闭环控制，在可靠性指标上会有很大提高，满足长时间贮存、热战备值班和飞行使用的高可靠性要求。(I)本发明的伺服系统能够实现大功率(1kW级)直线输出；(2)本发明的系统分别满足飞行使用和地面测试，其中地面测试采用高比功率中频异步电机驱动直轴式变量柱塞栗，为伺服机构提供液压动力，满足战备值班状态下的快速响应要求；(3)三冗余数字伺服控制器包含三个子控制器，用于数字算法补偿及闭环控制，实现了基于1553B总线的数字闭环控制，电液伺服阀前置级、作动器位移反馈测量传感器、伺服控制器位置闭环控制在内的环节三冗余设计，实现“伺服机构控制的故障容错能力” ；(4)三冗余的伺服阀无动压反馈装置，并通过1553B总线数字伺服控制器实现对数字算法补偿控制；三冗余位移传感器三通道完全独立，实现真正的反馈冗余设计，并通过1553B总线数字伺服控制器实现对测控信号的收发和控制，实现高动态响应要求；(5)转轴动密封部位采用余油容纳设计方案，提高产品热战备值班期间的使用可靠性，通过改进故障多发环节、关键控制环节三冗余设计达到高可靠性能指标；(6)作动器、增压环节、蓄能环节等全部直线移动密封环节采用复合密封结构，提高产品的长贮及使用可靠性。(7)在高压回路设置的安全阀，在系统压力过高时进行卸荷，低压回路设置的安全阀，防止压力过高损坏低压回路。
【附图说明】
[0013]图1本发明提供的一种快速响应1kW级直线输出三余度数字伺服系统的总体布局示意图。
[0014]图中:1_三冗余伺服控制器，2-液压作动系统，3-伺服能源，4-中频电机，5-液压辅栗，6-液压主栗，7-单向阀，8-高压气体蓄能器，9-油滤，10-油箱，11-第一安全阀，12-第二安全阀，13-三余度伺服阀，14-三余度位移传感器，15-液压作动器，16-中频电源、17-发动机涡轮减速箱。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0016]如图1所示，本发明所提供的一种快速响应1kW级直线输出三余度数字伺服系统，该系统包括三冗余伺服控制器1、液压作动系统2、伺服能源3。
[0017]液压作动系统2包括三余度伺服阀13、三余度位移传感器14、液压作动器15。伺服能源3包括中频电机4、液压辅栗5、液压主栗6、单向阀7、高压气体蓄能器8、油滤9、油箱10、第一安全阀11、第二