超声电机在航空燃油调节器中的应用及控制

摘要

现代发动机控制系统由综合控制器、执行机构和传感器等组成。其中，控制供油量的执行机构，即燃油调节器是最主要的执行机构，其性能直接影响到发动机的工作状态。目前，燃油调节器大多通过液压机构来控制计量活门运动，但液压系统结构复杂、成本高且传动效率低，因此有必要设计一种新型动力传动装置。超声电机是一种基于压电陶瓷逆压电效应和超声振动原理的新型微电机，其所具有的特点将适合用于燃油调节器的驱动装置。由超声电机代替复杂的液压机构，执行发动机供油量调节，可以取得良好的控制效果。本文主要内容如下：
　　1、综述了超声电机的结构特点、分类以及国内外的应用情况，介绍了燃油调节器及步进电机的发展；
　　2、提出了基于TRUM-60型超声电机的新型燃油调节器结构模型，运用ADAMS软件对其进行了运动学与动力学仿真计算，确定设计方案；
　　3、考虑到超声电机在燃油调节器中的特殊应用环境，提出了TRUM-60型超声电机的高温密封改进设计方案。详细介绍了性能改进方法，并通过有限元仿真分析和试验进行了验证；
　　4、提出了新型数字化超声电机驱动控制器的设计方案。详细介绍了驱动器电路设计原理及电机步进控制流程，并通过UART模块实现了驱动器与PC上位机之间的通信，运用LabVIEW虚拟仪器软件编写了上位机控制程序，实现指令与数据的传送，做到了燃油调节器数字化控制；
　　5、对燃油调节器的超声电机驱动机构进行了激光干涉及振动试验，结果表明直线驱动机构的位移分辨率达到了6纳米。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超声电机概述

1.3 燃油调节器

1.4 本文的主要研究目标及内容安排

第二章 燃油调节器的设计

2.1 燃油调节器的设计

2.2 超声电机的选型

2.3 活门顶杆机构的ADAMS仿真

2.4 活门顶杆机构的性能试验

2.5 小结

第三章 超声电机的改进

3.1 超声电机的高温性能改进

3.2 超声电机的密封性能改进

3.3 本章小结

第四章 超声电机步进驱动器的设计

4.1 引言

4.2 驱动器电路的设计

4.3 驱动器控制系统的设计

4.4 驱动器电路检测

4.5 驱动器与上位机的通信

4.6 本章小结

第五章 活门顶杆机构的试验研究

5.1 激光干涉试验

5.2 振动试验

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文