近年來隨著液壓技術(shù)、計算機控制和電子技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一種新型集成一體化的無伺服閥電液伺服執(zhí)行器，即EHA（ElectrohydrostaticActuator），將電動機、液壓泵、油箱、液壓閥組、液壓缸、檢測元件和控制器集成化、小型化，使得該新型集成一體化執(zhí)行器體積小、質(zhì)量輕、效率高，克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)固有的一些缺點，具有重大的理論意義和實用價值。

      2 EHA的原理

     通過對比國內(nèi)外各種EHA方案，設(shè)計EHA液壓原理圖如圖1所示。

     EHA是一個閉式的系統(tǒng)。系統(tǒng)由DSP控制器、高速無刷直流電機、高速雙向定量柱塞泵、雙作用對稱缸、增壓油箱、信號測量裝置和過濾器等組成。與傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)不同，其原理是通過電機調(diào)??，直接驅(qū)動定量泵，控制定量泵的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而控制系統(tǒng)泵輸出的壓力和流量，*終達(dá)到控制液壓缸位移輸出的目的。增壓油箱通過兩個單向閥連接到系統(tǒng)，使系統(tǒng)的壓力始終不低于增壓油箱的壓力，防止油液中氣穴現(xiàn)象的發(fā)生。為了保證系統(tǒng)的**，系統(tǒng)中設(shè)置了**閥，以防止液壓泵和液壓缸兩腔中的壓力過高。系統(tǒng)中還設(shè)置了一個阻尼旁通閥，當(dāng)整個液壓缸發(fā)生故障時，可以開啟旁通閥，使泵出的流量經(jīng)旁通閥全部回到泵的吸油口，此時，液壓缸處于自由狀態(tài)，對負(fù)載不發(fā)生作用，在重要的應(yīng)用場合可以用其他驅(qū)動方式進(jìn)行**操作。系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)為直流伺服電動機的雙環(huán)伺服控制系統(tǒng)，即電流環(huán)、速度環(huán)，實現(xiàn)對電機的**速度控制；系統(tǒng)的對外環(huán)為位置環(huán)，由裝在活塞桿中心的直線位移傳感器（LVDT）實現(xiàn)系統(tǒng)的位置反饋，控制系統(tǒng)的輸出位移。

      3EHA的仿真分析

     以某型飛機副翼電液執(zhí)行器的性能參數(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計滿足其性能的電動液壓執(zhí)行器。并用液壓專用仿真軟件EASY5對所設(shè)計的電動液壓執(zhí)行器的工作特性進(jìn)行了仿真，驗證了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的合理性。

      3.1EHA系統(tǒng)仿真參數(shù)的確定

     某型飛機副翼作動器主要性能參數(shù)為：總行程44.25mm，空載速度26mm/s，*大輸出力48kN。為滿足該執(zhí)行器的性能要求，經(jīng)反復(fù)計算，選擇無刷直流電機的*大輸出轉(zhuǎn)矩4Nm，*高轉(zhuǎn)速10000r/min，額定功率4.2kW，電樞電阻O.19Ω，電樞回路電感O.25mH，電機的反電動勢系數(shù)0.4Vs/rad，電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)0.089Nm/A；雙向定量柱塞泵的排量0.8ml/r，雙作用對稱缸活塞有效面積22.4cm²，*大行程44.25mm。

      3.2EHA仿真模型的建立

     EASY5為專用液壓仿真軟件，在仿真整個系統(tǒng)之前，需要對無刷直流電機建立子模型。忽略無刷直流電機換相過渡過程的影響，無刷直流電機可看作直流電機。

     *后，得到整個系統(tǒng)的EASY5仿真模型如圖2所示。圖中增壓油箱初始壓力為2MPa，*大體積630ml；兩個溢流閥壓力設(shè)定在24MPa，單向閥的壓力降為2KPa。泵的排量為0.8ml/r，容積效率為99%。油缸的活塞面積為22.4cm²。系統(tǒng)采用PI控制器。

圖2 EHA系統(tǒng)EASY5仿真總圖

      3.3 EHA仿真結(jié)果及分析

     系統(tǒng)在負(fù)載48kN，±8mm階段信號作用下的響應(yīng)曲線，見圖3。

     從圖3可以看出，設(shè)計的電液伺服執(zhí)行器滿足性能要求。負(fù)載為48kN時，系統(tǒng)從-8mm至+8mm的時間約為0.3s，對應(yīng)液壓缸兩腔的壓差為21MPa，與計算值有較好的吻合。系統(tǒng)在階躍過程中，電機以*高轉(zhuǎn)速10000r/min運行，電機輸出轉(zhuǎn)速有一定的超調(diào)和波動，這是控制器的設(shè)計引起的，但具有較好的快速性。

圖3 仿真結(jié)果曲線

      4結(jié)束語

     本文提出了一種無伺服閥電液伺服執(zhí)行器原理樣機的方案，以某型飛機性能參數(shù)為基礎(chǔ)，用液壓仿真軟件EASY5對系統(tǒng)樣機進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能，能夠滿足該型飛機副翼作動器的性能要求。當(dāng)用普通的交流電機取代無刷直流電機，或去掉系統(tǒng)中的位置反饋，所設(shè)計的EHA系統(tǒng)完全可以用于一般電液傳動及控制系統(tǒng)上。這種新型的無伺服閥電液伺服執(zhí)行器無論是對航空，還是一般的工業(yè)領(lǐng)域，都具有重大的發(fā)展意義。