机械作动器动力学仿真与电流跳变现象分析

王继国

（大庆石化大庆五龙实业有限公司，黑龙江大庆 163714）

0 引言

近年来，EMA（Electro-Mechanical Actuator，机电作动器）以重量轻的优点实现了减重、维修和实战的要求，效率高、可靠性高、维护安装方便。当前国内外学者主要研究伺服系统的位置精度和带宽，对EMA 仿真模型的参数进行了标定更精确的结果模拟，当地科学家还确定了动态分析电磁法位置跟踪过程中速度和电流的方程及其影响机理分析。例如，当伺服机构驱动负载在给定的正弦信号下反射到峰值时，由于力的变化很少有人提到负载电流的变化方轴向下跳跃，本文称之为电流跃迁现象。由于跳跃现象将增加电子式EMA 电源元件的失效概率，所以利用动态EMA 模型进行了电流突变现象导致了传动机构的瞬时反向摩擦的仿真和实验，结果表明该动态模型能很好地再现同一赛艇偏离信号下的电流跳跃现象。

1 电流跳变

1.1 电流跳变现象

EMA 和载荷（图1 中的空气舵）通常将直流电逆变为三相交流电，齿轮机构将发动机的转动转化为直线运动，通过连接方向盘和摇臂来驱动方向舵绕着方向盘转动。

图1 EMA 拓扑结构

当在负载平台上执行EMA 进行地面位置跟踪测试（三回路PID 控制，接管直轴检测策略零点）时，确定如果EMA 达到跳跃电流随舵反射角的变化而变化，忽略了电机转子及其连接部件的旋转摩擦，方向盘的转动摩擦力与滚珠丝杠中的摩擦力和摩擦力共存（图2）。其中，PID 为Proportion-Integral-Differential的缩写，即比例、积分、微分。

图2 不同舵偏角位置跟踪电流跳变情况