[发明专利]用于估计作用于电静液作动器的外力的方法

说明书

本发明涉及一种用于估计作用于电静液作动器的外力的方法，该作动器包括液压缸、泵和电动马达，该液压缸包括第一室、第二室以及位于第一室和第二室之间的活塞；该泵能够使流体注入到室中以控制活塞的移动；该电动马达驱动该泵。该方法包括以下步骤：通过至少一个状态观测器(21、22)由电动马达的转速、活塞的位置和电动马达的供电电流估计第一室和第二室之间的等效流体压力差的动态分量和静态分量；通过后处理模块(23)以所估计的流体压力差的动态分量和静态分量的组合估计外力。

技术领域

本发明涉及一种用于估计作用于电静液作动器(electrohydrostatic actuator)的外力的方法，以及一种被编程为实施该方法的控制单元。

背景技术

在飞行器中，控制表面使得能够改变飞行器表面周围的空气流动，以控制飞行器在空间中的方位。

在飞机中，飞行控制表面包括例如在飞行阶段被致动的主飞行控制表面和只在某些低速阶段、尤其是起飞和着陆阶段期间被致动的次级飞行控制表面(前缘缝翼、高升襟翼)。

在主飞行控制表面中，位于飞机机翼端部的副翼使得能够控制飞机的滚转运动。

这些控制表面相对于飞机机翼的结构可枢转地安装，并且每个控制表面均由被容置在飞机机翼中的一个或更多个作动器机械地致动。

在某些飞机中，用于致动控制表面的作动器是电静液作动器或EHA。这些作动器通常包括电动马达、专用泵和液压缸(ram)以及独立的流体储存器。液压马达驱动泵，使得流体注入到液压缸的室中以使活塞移位。

这种类型的作动器由电子控制单元所产生的电控制信号控制。电控制信号使得能够调节马达的转速。

在操作中，液压缸受到特别是由作用于气动表面的气动力产生的外力。因此，必须实时调节电动马达的转速，以使得液压缸产生抵抗液压缸所受到的外力的反作用力，从而将控制表面保持在设定位置。

然而，为了避免损坏飞机的结构和/或控制表面，可能需要限制由液压缸产生的反作用力。由液压缸产生的反作用力不得超过通常由飞行器制造商所限定的预定极限值。

用于限制反作用力的已知方案在于，当在液压缸的室中检测到的压力差(该压力差基本上代表由该液压缸产生的反作用力)接近预定的阈值时，校正电动马达所接收到的电控制信号。电动马达因而被控制为使得液压缸的室中的压力差保持低于该阈值。

为了实现这样的校正，需要通过压力传感器来测量液压缸的室中的压力。也可行的是通过力传感器测量作用于液压缸的外力。然而，在这两种情况下，需要提供特定的传感器，这增加了作动器的体积和质量，并且涉及使用额外的电子设备来处理由这些传感器提供的测量信号。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于在不借助于测量液压缸的室中的压力差或外力的传感器的情况下确定作用于电静液作动器的外力的方案。

根据本发明，通过一种用于估计作用于电静液作动器的外力的方法实现了该目的，该作动器包括液压缸、泵和电动马达，该液压缸包括第一室、第二室以及位于第一室和第二室之间的活塞；该泵能够使流体注入到室中以控制活塞的移动；该电动马达驱动该泵，该外力是作用于液压缸的轴向力，

该方法包括以下步骤：

-通过至少一个状态观测器由电动马达的转速、活塞的位置和电动马达的供电电流估计第一室和第二室之间的等效流体压力差的动态分量和静态分量；

-通过后处理模块以所估计的流体压力差的动态分量和静态分量的组合估计外力。

所提出的方法一方面基于等效压力差的动态分量的估计，另一方面基于等效压力差的静态分量的估计。