考虑非线性因素的飞机EHA系统故障仿真

杨建忠，刘 明，陈希远

（中国民航大学适航学院，天津 300300）

电动静液作动器（EHA,electro-hydrostatic actuator）是飞机舵面运动的执行机构。在飞机飞行过程中，EHA 系统接收飞行员和飞控计算机的指令，并带动舵面偏转实现对飞机姿态的控制，其一旦发生故障可能造成严重后果。EHA 系统必须满足CCAR 25.671 条款[1]的安全性要求并明确其故障影响及表现。EHA 系统的适航认证可采用实验室试验、机上地面试验和试飞等方法进行验证，但整个验证过程成本高、周期长。因此，需要利用仿真技术建立完整的仿真模型并进行仿真分析。

EHA 系统是复杂的机电一体化系统，作动机理复杂且受到多种非线性因素影响。因此，需要考虑多种非线性因素建立EHA 系统的非线性模型，并探究非线性因素对EHA 系统故障表现的影响。目前，国内对于EHA 系统的研究大多专注于EHA 系统的原理[2]、建模仿真分析[3]及控制方法的改进[4-5]等。Habibi 等[6-7]和Jawaid 等[8]根据EHA 系统工作原理，在Matlab 中建立EHA 系统的线性模型，将EHA 系统进行线性化处理。Gadsden 等[9]以EHA 系统线性模型为基础，采用平滑变结构滤波（SVSF,smoothing variable structure filter）方法对EHA 系统液压缸内泄漏故障进行诊断。Chinniah[10]采用扩展卡尔曼滤波方法对EHA 系统典型故障进行诊断。以上模型均没有考虑EHA 系统存在的非线性因素。聂青等[11]以EHA 系统为研究对象基于AMESim 仿真平台建立仿真模型，对连接间隙、摩擦力、刚度等非线性因素对系统性能的影响进行仿真分析，但没有考虑非线性因素与故障状态的耦合。

EHA 系统故障种类繁多、机理复杂，不同故障造成的影响不尽相同。……