專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，涉及對(duì)飛機(jī)變壓力液壓能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
目前機(jī)載液壓系統(tǒng)向著高壓化、大功率的方向發(fā)展，在液壓能源系統(tǒng)壓力級(jí)別不 斷提高、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能不斷優(yōu)化的同時(shí)，由于傳統(tǒng)液壓能源系統(tǒng)依然采用恒壓變流量的設(shè) 計(jì)方法，因此使得液壓系統(tǒng)自身的無效功率也不斷增加，這些無效功率并沒有被液壓系統(tǒng) 所使用，而是轉(zhuǎn)化為了熱量被白白損失掉；另一方面，為了能有效的減輕生熱對(duì)于液壓系統(tǒng) 的影響，又需要設(shè)置專門的散熱裝置，這些散熱裝置需要利用其他介質(zhì)作為熱沉來進(jìn)行熱 交換，而目前利用燃油或沖壓空氣進(jìn)行散熱的方法已經(jīng)逐漸達(dá)到所能承受的極限，如不采 取其他有效的控制措施，則必然增大機(jī)上其他系統(tǒng)的工作危險(xiǎn)性；另外，液壓能源系統(tǒng)在長 時(shí)間工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的污染顆粒物，這些污染物不僅是液壓泵內(nèi)部磨損程度的表現(xiàn)， 而且當(dāng)這些污染物進(jìn)入系統(tǒng)后，還會(huì)嚴(yán)重影響到其他元件的工作壽命和可靠性。為了能有 效去除這些因素對(duì)于系統(tǒng)性能的影響，需要增加相應(yīng)的系統(tǒng)附件用于對(duì)溫度和污染進(jìn)行控 制，這樣又增加了系統(tǒng)組成、增大系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。總之，傳統(tǒng)恒壓變流量液壓能源系統(tǒng)存在能源利用效率低、系統(tǒng)自身的生熱量和 污染生成量大、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜等缺點(diǎn)，需要加以改進(jìn)克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的建立一種能夠?qū)崿F(xiàn)可靠變壓力的機(jī)載液壓能源系統(tǒng)，使系統(tǒng)本身能根據(jù)外部負(fù)載的需求自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出流量和輸出壓力，且能夠在多種工作模式下轉(zhuǎn)換并可 靠工作，以提高液壓系統(tǒng)能源利用效率，降低系統(tǒng)熱功率損耗，延長液壓系統(tǒng)及附件使用壽 命。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法，在液壓能源系 統(tǒng)中設(shè)置液壓泵、液壓能源管理控制單元及振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組，該液壓能源管 理控制單元分為液壓能源控制器和液壓泵控制器兩部分。所述的液壓能源控制器負(fù)責(zé)接收來自飛機(jī)總線上負(fù)載的壓力、速度信號(hào)，以及飛 控系統(tǒng)傳遞的飛行狀態(tài)信號(hào)(馬赫數(shù)、飛行高度、飛行速度等)，根據(jù)智能算法判斷出需要 液壓泵工作的狀態(tài)，并向液壓泵發(fā)出工作狀態(tài)指令(數(shù)字量)；液壓泵控制器根據(jù)所需求的 工作狀態(tài)解算出需對(duì)液壓泵作出的具體控制要求，通過D/A將控制要求轉(zhuǎn)化為模擬量后， 直接控制液壓泵的控制部件動(dòng)作，完成對(duì)液壓泵工作狀態(tài)的調(diào)整。所述的振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組負(fù)責(zé)感受液壓泵的工作狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)傳遞至液壓泵控制器，在經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再傳遞至液壓能源控制器，由液壓能源 控制器對(duì)液壓泵的健康程度進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果對(duì)液壓泵進(jìn)行故障診斷和故障隔離， 同時(shí)對(duì)液壓泵的調(diào)節(jié)結(jié)果進(jìn)行閉環(huán)控制。
同時(shí)，所述的液壓泵控制器將自身的工作狀態(tài)傳遞至液壓能源控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)液 壓泵控制器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。所述機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)采用雙泵并聯(lián)設(shè)計(jì)方式，液壓泵、液壓能源管理控 制單元及振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組均為兩套，兩臺(tái)液壓泵控制器互為備份；當(dāng)液壓能 源管理控制器發(fā)現(xiàn)某臺(tái)液壓泵控制器出現(xiàn)故障時(shí)，將停止故障液壓泵控制器的工作，而通 過另一臺(tái)正常工作液壓泵控制器作為備份信號(hào)對(duì)故障液壓泵繼續(xù)進(jìn)行控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是(1)液壓能源系統(tǒng)中的液壓能源控制器使液壓能源系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求進(jìn)行工 作，提高了液壓能源系統(tǒng)的自適應(yīng)性，提高了能源利用率；(2)液壓能源系統(tǒng)可根據(jù)需求自動(dòng)在多種工作模式(變流量、變壓力、恒功率、復(fù) 載綜合工作模式)之間轉(zhuǎn)化，液壓能源系統(tǒng)與機(jī)上其他系統(tǒng)交聯(lián)關(guān)系進(jìn)一步緊密，實(shí)現(xiàn)對(duì) 液壓能源系統(tǒng)的智能控制；(3)由于降低了液壓系統(tǒng)自身的無效功率，進(jìn)而降低了系統(tǒng)發(fā)熱量和污染物的生 成量，提高了液壓能源系統(tǒng)的工作可靠性和壽命指標(biāo)，延長了液壓油的使用時(shí)間，減輕了飛 機(jī)外場(chǎng)維護(hù)強(qiáng)度；(4)同時(shí)液壓泵控制器還可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓能源系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓能源系 統(tǒng)的壽命預(yù)測(cè)。


圖1是本發(fā)明變壓力液壓能源系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，變壓力液壓能源系統(tǒng)由三部分組成液壓泵、液壓能源管理控制單元 (包括液壓能源控制器和液壓泵控制器)及振動(dòng)、溫度、壓力和污染傳感器組，其中，液壓泵 控制器集成在液壓泵中。液壓泵作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生液壓能，液壓能源管理控制單元根據(jù)飛機(jī)飛行狀 態(tài)和負(fù)載的工作狀態(tài)液壓泵控制器發(fā)出工作狀態(tài)指令，以調(diào)節(jié)液壓泵的斜盤傾角和調(diào)壓彈 簧，使得液壓泵能夠輸出滿足用戶系統(tǒng)需求的液壓功率(包含輸出流量和輸出壓力)。液壓能源管理控制單元與飛行控制系統(tǒng)交聯(lián)，當(dāng)飛行控制系統(tǒng)發(fā)出指令后，液壓 能源管理控制單元會(huì)根據(jù)飛行指令，經(jīng)智能算法解算后，確定液壓能源系統(tǒng)的工作模式，并 確定液壓能源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保證了液壓能源出口處的壓力和流量值滿足系統(tǒng)需求，能 源系統(tǒng)在自動(dòng)調(diào)節(jié)過程中，液壓能源管理控制單元通過PID控制器和傳感器對(duì)系統(tǒng)工作狀 態(tài)值進(jìn)行反饋控制。在液壓能源系統(tǒng)中，還設(shè)置有振動(dòng)、溫度、壓力和污染傳感器組，用以對(duì)液壓能源 系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)和健康狀況進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)液壓能源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如超溫、振動(dòng)加劇、 污染物超標(biāo)等現(xiàn)象時(shí)，液壓能源管理控制單元發(fā)出控制指令，用于對(duì)液壓泵的工作模式進(jìn) 行調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓能源系統(tǒng)的重構(gòu)。在機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證系統(tǒng)能滿足飛機(jī)任務(wù)可靠性要求，采用了余度設(shè)計(jì)技術(shù)液壓泵采用雙泵并聯(lián)設(shè)計(jì)，采用兩套液壓能源管理控制單元和振動(dòng)、溫度、壓力和污染傳感器組，且兩套之間均互為熱備份，兩套管理控制單元之間采用總線進(jìn)行 互連，在總線上采用必要的問答機(jī)制以保證液壓泵收到的控制信號(hào)的正確性。
權(quán)利要求
一種實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法，其特征是，在液壓能源系統(tǒng)中設(shè)置液壓泵、液壓能源管理控制單元及振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組，該液壓能源管理控制單元分為液壓能源控制器和液壓泵控制器兩部分。
2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法，其特征是，所述液壓泵 控制器集成在液壓泵上。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法，其特征 是，變壓力液壓能源系統(tǒng)采用雙泵并聯(lián)設(shè)計(jì)方式，液壓泵、液壓能源管理控制單元及振動(dòng)、 溫度、污染、壓力傳感器組均為兩套；兩臺(tái)液壓泵控制器互為備份，當(dāng)液壓能源管理控制器 發(fā)現(xiàn)某臺(tái)液壓泵控制器出現(xiàn)故障時(shí)，將停止故障液壓泵控制器的工作，而通過另一臺(tái)正常 工作液壓泵控制器作為備份信號(hào)對(duì)故障液壓泵繼續(xù)進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方 法，其特征是，所述的液壓能源控制器負(fù)責(zé)接收來自飛機(jī)總線上負(fù)載的壓力、速度信號(hào)，以 及飛控系統(tǒng)傳遞的飛行狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)智能算法判斷出需要液壓泵工作的狀態(tài)，并向液壓 泵發(fā)出工作狀態(tài)指令；液壓泵控制器根據(jù)所需求的工作狀態(tài)解算出需對(duì)液壓泵作出的具體 控制要求，通過D/A將控制要求轉(zhuǎn)化為模擬量后，直接控制液壓泵的控制部件動(dòng)作，完成對(duì) 液壓泵工作狀態(tài)的調(diào)整。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方 法，其特征是，所述的振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組負(fù)責(zé)感受液壓泵的工作狀態(tài)，并將監(jiān) 測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至液壓泵控制器，在經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再傳遞至液壓能源控制器，由液壓 能源控制器根據(jù)上述監(jiān)控指標(biāo)對(duì)液壓泵的健康程度進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果對(duì)液壓泵進(jìn)行 故障診斷和故障隔離，同時(shí)對(duì)液壓泵的調(diào)節(jié)結(jié)果進(jìn)行閉環(huán)控制。
6.如權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法，其特征是，所述的液壓 泵控制器將自身的工作狀態(tài)傳遞至液壓能源控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵控制器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)的方法，在液壓能源系統(tǒng)中設(shè)置液壓泵、液壓能源管理控制單元及振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組，該管理控制單元分為液壓能源控制器和液壓泵控制器兩部分；液壓能源控制器接收飛機(jī)總線信號(hào)，以及飛控系統(tǒng)傳遞的飛行狀態(tài)信號(hào)，向液壓泵發(fā)出工作狀態(tài)指令；振動(dòng)、溫度、污染、壓力傳感器組感受液壓泵的工作狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至液壓泵控制器，對(duì)液壓泵進(jìn)行故障診斷和故障隔離；該機(jī)載變壓力液壓能源系統(tǒng)采用雙泵并聯(lián)設(shè)計(jì)方式。該方法使系統(tǒng)能根據(jù)外部負(fù)載的需求自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出流量和輸出壓力，且能夠在多種工作模式下轉(zhuǎn)換并可靠工作，提高了液壓系統(tǒng)能源利用效率，降低系統(tǒng)熱功率損耗，延長液壓系統(tǒng)及附件使用壽命。
文檔編號(hào)F15B21/08GK101813110SQ20101011927
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者劉紅, 李昆, 秦成 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所