一种提高三余度伺服阀故障工作模式一致性的调试方法与流程

本发明属于航天伺服系统配套三余度伺服阀技术领域，涉及一种三余度喷嘴挡板型伺服阀的调试方法，尤其涉及一种提高三余度伺服阀故障工作模式一致性的调试方法。

背景技术：

随着航天型号对可靠性要求的进一步提升，三余度电液伺服阀技术由于其可以在一度故障时满足系统需求，二度故障时仍然可控而得到越来越广泛的应用。由于伺服系统无法预判伺服阀哪路前置级出现故障，针对伺服阀不同通道一度故障模式的伺服控制参数为统一预设，为保证伺服系统在伺服阀任一路前置级出现故障的情况下均能有较好的工作性能，对不同通道一度故障性能一致性要求较高。原三余度伺服阀不同通道一度故障时存在线性度较差，性能不一致的情况，但由于交付任务较少，对问题存在的原因也没有深入研究，所以在调试时为了得到较好的一度故障工作性能，经常需要反复分别调节各前置级流量增益，以确保一度故障模式有较好的一致性且均有良好的性能，但随着三余度伺服阀的广泛应用，这种原始的没有针对性的调试方法无法快速高效地解决问题，同时由于问题机理未明，在设计和工艺上也无法采取有效措施进行改善，不仅造成一度故障工作性能的下降，也给伺服系统调试带来了不便，耗费了大量的时间成本，在批生产任务紧张的情况下容易造成交付进度的严重滞后。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种提高三余度伺服阀故障工作模式一致性的调试方法，有针对性的对伺服阀进行调试，提高了调试效率，保证了伺服阀故障工作状态良好的性能及不同故障模式下工作性能的一致性。

本发明的技术解决方案是：

一种提高三余度伺服阀故障工作模式一致性的调试方法，包括如下步骤：

(1)一度故障调试开始之前或当余度伺服阀一度故障流量曲线饱和，饱和流量明显降低时，进行提高故障状态饱和流量调试；

(2)在余度伺服阀一度故障流量曲线出现流量增益突然增大的拐弯点时，进行提高流量曲线线性度的调试；

(3)当余度伺服阀出现不同通道一度故障流量曲线增益和线性度不一致的问题时，进行提高不同通道一度故障流量曲线一致性的调试。

所述提高故障状态饱和流量调试、提高流量曲线线性度的调试和提高不同通道一度故障流量曲线一致性的调试均通过调整力矩马达纯刚度及相关参数实现。

提高故障状态饱和流量调试的步骤如下：

步骤1：优化油路结构参数设计，在保证伺服阀油压稳定的前提下，降低回油备压，提高伺服阀工作油压利用率；

步骤2：优化前置级结构参数设计，在确保强度的同时，并要求反馈杆圆锥面平滑过渡，防止反馈杆与挡板接触限位；

步骤3：减小喷嘴挡板之间距离，提高中位压力至供油压力的一半，以提高前置级压力增益。

所述步骤1中通过增大回油阻尼器孔径实现油路结构参数设计优化。

所述步骤2中通过增大挡板内径实现前置级结构参数设计优化。

提高故障状态饱和流量调试时，在步骤3之前，将喷嘴替换为不会发生散射、射流集中的喷嘴，以提高喷嘴孔的射流形态，避免中位压力较高时产生自激现象。

提高流量曲线线性度的调试步骤如下：

步骤1：找到满足动态性能要求的最大退磁量，确定力矩马达纯刚度；

步骤2：在满足伺服阀动态性能的范围内，增大退磁量，减小极化磁通，以减小电磁刚度并提高力矩马达纯刚度、减小故障前置级挡板位移量，从而减小故障前置级对伺服阀工作的影响。

纯刚度约为弹簧管刚度与力矩马达电磁刚度之差。

通过测试力矩马达动态特性，找到满足动态性能要求的最大退磁量。

提高不同通道一度故障模式流量曲线一致性的调试步骤如下：

步骤1：筛选出单路增益最高的前置级；

步骤2：对增益最高的前置级进行多退磁处理，实现对一度故障流量性能、增益和线性度一致性的改善。

本发明有针对性的对伺服阀进行调试，提高了调试效率，具体优点体现在以下方面：

(1)本发明在一度故障调试开始之前或当余度伺服阀一度故障饱和流量明显降低时，提出了对喷嘴进行筛选、提高中位压力、降低回油背压和适当增大挡板内径的调试方案，从而提高了故障状态饱和流量。

(2)本发明在调试时或在余度伺服阀一度故障流量曲线出现流量增益突然增大的拐弯点时，提出了增大纯刚度的调试方案，从而提高了流量曲线线性度。

(3)当余度伺服阀出现不同通道一度故障流量曲线增益和线性度不一致的问题时，提出了通过改变纯刚度增加一致性的调试方法，保证了不同故障模式下工作性能的一致性，方便整机的参数设置。

附图说明

图1为三余度伺服阀结构原理图；

图2为伺服阀前置级结构原理图；

图3为三余度伺服阀一度故障流量曲线饱和流量较低的曲线示意；

图4为三余度伺服阀一度故障下流量曲线线性度较差，出现拐弯点的曲线示意；

图5为三余度伺服阀不同通道一度故障流量曲线一致性较差的曲线示意，其中(a)为1#前置级故障时的工作曲线，(b)为3#前置级故障时的工作曲线，(c)为2#前置级故障时的工作曲线。

具体实施方式

下面结合本发明的附图和具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。

如图1所示为三余度伺服阀结构原理图，如图2所示为伺服阀前置级结构原理图。

1.当余度伺服阀一度故障流量曲线饱和时，饱和流量明显降低，甚至低于正常工作状态的三分之二，设额定饱和流量为84l/min，如图3所示，饱和流量降低为45l/min。此时进行提高故障状态饱和流量调试。

调试步骤1：提高喷嘴孔的射流形态，筛选出不会发生散射，射流集中的喷嘴，避免中位压力较高时产生自激现象。步骤2：优化油路结构参数设计，在保证伺服阀油压稳定的前提下，适当增大回油阻尼器孔径，降低回油备压，提高伺服阀工作油压利用率。步骤3：优化前置级结构参数设计，在确保强度的同时，适当增大挡板内径，并要求反馈杆圆锥面平滑过渡，防止反馈杆与挡板接触限位。步骤4：适当减小喷嘴挡板之间距离，提高中位压力至供油压力的一半，以提高前置级压力增益。

上述调试过程也可以在调试开始之前进行，从而避免出现一度故障饱和流量明显降低的情况。

2.当余度伺服阀一度故障流量曲线出现流量增益突然增大的拐弯点时，如图4所示(在流量为20和-20l/min出现突然增大的拐弯点)。此时进行提高流量曲线线性度的调试。

调试步骤1：测试力矩马达动态特性，找到满足动态性能要求的最大退磁量，确定力矩马达纯刚度，纯刚度约为弹簧管刚度与力矩马达电磁刚度之差。步骤2：在满足伺服阀动态性能的范围内，增大退磁量，减小极化磁通，来减小电磁刚度并提高纯刚度，减小故障前置级挡板位移量，来减小故障前置级对伺服阀工作的影响。

3.当余度伺服阀出现不同通道一度故障流量曲线增益和线性度不一致的问题时，如图5所示，其中(a)为1#前置级故障时的工作曲线，(b)为3#前置级故障时的工作曲线，(c)为2#前置级故障时的工作曲线。此时进行提高不同通道一度故障模式流量曲线一致性的调试。

调试步骤1：筛选出单路增益最高的前置级；步骤2：对增益最高的前置级进行多退磁处理，便可对不同通道一度故障流量性能的增益和线性度一致性进行改善。

以上三种三余度伺服阀一度故障流量性能的问题，均可通过调整力矩马达纯刚度及相关参数对三余度伺服阀一度故障流量性能进行改善。调试步骤可以根据实际情况减少或调整顺序。

本发明通过仿真分析和大量试验查找到导致故障工作状态下饱和流量下降、流量线性度差、不同故障通道一致性差的根本原因，并分别提供了解决方案。本发明对一度故障工作模式工作性能及一致性改善效果明显，提高了伺服阀调试效率和效果。为控制器参数设置提供便利，有力地保证了伺服系统的研制进度，提高了伺服系统故障工作模式可靠性和稳定性。

上面结合附图和实施方式对本发明进行了描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。基于本发明中的实施方式，适用于各类喷嘴挡板型余度伺服阀的调试，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的非实质性改进，或者未经改进，将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，以及本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。