面向对象的航空发动机性能仿真系统框架设计

基于面向对象的软件设计思想,设计了一种灵活、通用、可靠的航空发动机仿真平台框架。将仿真平台划分成了清晰的3个层次,并在每一层下设置了相应的类模型,各层之间的数据交换灵活、高效;然后建立了标准化的部件类库,针对不同类型的发动机,可以高效地搭建起对应的发动机模型,并可兼顾稳态、过渡态和实时仿真等多种计算任务的要求。最后在该框架的基础上,建立了某型双转子混排涡扇发动机的对象模型,分别对稳态和过渡态过程进行了仿真,计算结果精度高,验证了仿真平台的有效性。     

航空发动机控制部件及系统工作特性建模与仿真研究

论文设计了一种航空发动机各控制系统的仿真教学平台,用于学习航空发动机的工作原理几个部件之间的联系,并验证液压机械式控制软件和控制器设计的正确性,通过发动机控制参数的变化研究在不同条件发动机的工作性能和工作特性。研发航空发动机控制系统工作特性的仿真平台,可以通过改变控制部件的工作参数来改变控制部件的工作特性,并针对所搭建的控制系统进行仿真分析,开发了一个通用的航空发动机及控制系统仿真平台。该平台界面友好,使用灵活,便于修改。最后在航空发动机控制部件及系统仿真教学平台上进行了发动机稳态和动态仿真,验证了该平台的有效性。     

基于Exata的航空数据链半实物仿真应用研究

为了更真实地仿真分析航空数据链系统性能,基于Exata仿真框架引入半实物仿真思想,结合航空数据链系统,设计开发了契合战场环境的数据链半实物仿真平台.通过分析Exata的各层模型将其与数据链系统进行模型映射,在此基础上利用实装或VC应用程序的接入,建立数据链半实物底层模型,得到上层所需要的数据,实现航空数据链系统的半实物仿真.仿真结果表明,基于Exata建立的半实物仿真平台能够高效模拟航空数据链系统以及作战场景,并对其性能进行验证,为信息化设备的技术研究提供了系统性试验平台,所建立的系统平台具有较高的可信度和较强的灵活性.     

面向对象的发动机曲柄连杆机构动力学仿真

基于面向对象的多物理领域联合仿真平台SimulationX,建立了发动机工作过程和曲柄连杆机构的统一物理模型,该模型实现了发动机一维燃烧和运动机构三维动力学联合仿真.通过对某型号发动机曲柄连杆机构的多刚体系统动力学仿真分析,得到了相关载荷参数,为后续发动机的热力学和结构动力学分析提供了边界条件,也为发动机数字化的虚拟设计和仿真分析提供了依据.     

某型涡喷发动机起动仿真模型的建立

通过对某型航空涡轮喷气发动机起动过程的分析,建立了该型发动机起动过程的仿真模型.使用表明,该模型真实、准确,完全满足机务训练的要求.     

基于模糊RBF神经网络整定的航空发动机多变量解耦控制

为解决航空发动机控制变量之间的强耦合性,构造了基于模糊RBF神经网络整定的航空发动机多变量解耦控制系统.设计了基于模糊RBF神经网络的多变量解耦控制器,在线调整PID控制器的参数并根据Delta学习规则对网络权值进行修正以达到最佳控制;针对某型航空发动机含未建模动态和噪声等随机干扰的非线性模型进行了多变量解耦控制系统仿真.结果表明:系统具有满意的动态性能和解耦特性,该方法不需要知道发动机的精确数学模型,对航空发动机的非线性和不确定性具有较强的自适应能力.     

基于TrueTime的涡扇发动机分布式控制系统及数字仿真平台设计

国内外航空发动机分布式控制系统研究往往脱离实际发动机,分布式控制系统的控制性能好坏很难定量地表现出来。本文以一实际的涡扇发动机为被控对象,分析了被控对象的特点及控制需求,设计了分布式控制方案,在MATLAB/TrueTime环境搭建了分布式控制系统数字仿真平台,仿真平台采用CAN总线通讯方案,通过时间与事件触发解决通讯同步问题,最终完成了发动机各个状态下的主燃油、加力燃油、尾喷口喉部面积控制,仿真结果表明所搭建的数字仿真平台控制性能良好,能满足航空发动机控制要求。     

航空发动机压比控制系统设计及仿真研究

建立了航空发动机喷口-压比线性模型和喷口执行机构数学模型,在此基础上对航空发动机压比控制系统展开研究,设计了三个回路的控制方式。对分油活门位移和作动筒活塞位移分别设计了PI控制和比例控制的内闭环,针对压比采用PID控制,并分别整定了各控制器的参数。仿真表明,该压比闭环控制系统在包线内控制压比效果良好,控制系统鲁棒性强。     

基于功率控制的涡扇发动机控制系统设计

针对航空发动机控制过程中功率不平衡带来的控制精度和稳定性问题,设计一种基于功率控制的双回路控制系统,并应用于涡扇发动机。以DGEN380发动机为例,建立了发动机模型;根据涡扇发动机模型特点,设计了外环比例积分(proportion integration,PI)控制回路和内环线性二次高斯(linear quadratic Gaussian,LQG)控制回路,通过双回路实现功率控制和功率到转速的转化控制。稳态和过渡态仿真结果表明,该控制系统满足发动机控制要求且具有良好的鲁棒性和抗干扰能力;相对于传统比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制,其过渡态控制过程无振荡,响应时间快50%左右,稳定性更好,可以改善由于功率不平衡所引起的稳定性问题。     

基于虚拟样机的数控铣床伺服控制系统

为了获得伺服控制系统的参数,综合运用自动控制理论、系统建模与仿真以及虚拟样机技术等知识,分别在ADAMS和MATLAB平台上建立数控铣床工作台的三维机械模型和控制系统模型,并进行了控制系统的联合仿真.通过对工作台进行速度仿真控制,取得了良好的仿真效果,证明了该系统模型的有效性.这种方法可用于数控铣床的设计和调试.     

航空发动机实时并行仿真器设计及应用

给出了利用 8个数字信号处理 ( DSP)微处理器 ( TMS32 0 - C30 )设计航空发动机数字仿真器的原理及结构 ,讨论了基于多口存贮器设计共享存贮器的性能特点。在以 PC机为主控机构成的主 /从仿真器系统上运行了某型发动机仿真模型 ,给出了仿真模型在该仿真器上运行的任务分配方法 ,并对单阵元计算及双阵元并行计算的时间进行了比较     

等离子激励器对附面层的诱导作用

对等离子体发生器诱导低速流动流体附面层的流畅场热性进行了数值模拟.研究了等离子体发生器激励强度、等离子体发生器尺寸、主流速度等对低速流动流体的附面层诱导作用.研究中的等离子体由射频发生器产生,结果表明,等离子体发生器对低速流动流体的附面层有较大影响.该研究成果可用于飞行器头部、机翼及发动机叶片的附面层及流动分离的控制,改善飞行器及发动机的流场特性.     

航空发动机润滑系统滑油压力仿真计算

利用英国商用流体系统仿真软件FLOWMASTER,对某型航空发动机润滑系统滑油压力进行了数值仿真,数值仿真以节点压力网络算法为基础。经过结构分析,建立了由润滑流路仿真元件与节点组成的网络模型,给定地面试车实验条件,对润滑系统压力特性进行仿真,得到了稳态情况下润滑系统内部滑油压力分布情况。结合试车数据,对影响发动机润滑系统压力特性的结构影响因素进行了分析,给出了该型发动机润滑系统结构的改进建议。     

发动机加速过程的优化建模方法研究

航空发动机数学模型通常使用部件法建模,这种方法算法较为复杂,收敛性差,且实时性差,因此建立适合半物理实验使用的数学模型比较困难。本文提出这种建模方法是基于发动机的稳态试车数据,主要研究动态过程中,供油量与发动机主要参数的对应关系。该程序算法易懂,实时性好,计算效率高。计算机仿真的结果与试车数据基本一致。通过分析某型发动机半物理试验结果,表明该数学模型可以满足实验需求。     

基于坐标法的涡喷发动机特性计算①②

压气机特性数据是通过大量实验而获取的,结合发动机调节规律对压气机特性数据进行计算,可获得整台发动机的特性,从而缩短发动机研制周期。该文根据某研制中的压气机特性数据,使用坐标数值方法对航空发动机特性进行了计算研究,且基于VB语言开发了相关的程序,实现了高压压气机和低压压气机共同工作线的计算、绘制以及发动机的特性的计算。     

铁水运输系统智能仿真模型

研究了铁水运输系统的建模与仿真问题,建立了三层控制结构的智能运输仿真模型,基于OOCPN建立底层工位的状态演化模型,通过仿真进程控制层驱动调度决策层·利用消息传递机制沟通状态变迁与仿真策略之间的关系,利用分层调度和调度精化思想设计的调度决策专家系统和避碰决策专家系统有效模拟了现实系统中铁水运输调度员和机车司机的智能决策行为·仿真结果表明智能仿真模型为运输调度系统的建模与仿真提供了一种实用的解决方案·     

三相正弦波逆变器容错控制

针对变频器逆变模块故障率高的问题,建立三相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变模块中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)发生短路故障后逆变模块的数学模型.根据这个故障模型,实现对系统故障的有效诊断,同时结合硬件冗余的容错控制策略对电路拓扑进行重构,使得三相逆变器在短路故障情况下仍能正常工作,从而提高系统硬件层的容错能力和可靠性.在MATLAB/Simulink环境下实施系统仿真,验证了三相正弦波逆变器容错控制的有效性和可行性.     

基于在线学习误差反传算法的仿真伺服系统设计

针对无人机(UAV)仿真伺服系统的驱动模型,提出了一种将误差反传算法用于UAV仿真伺服系统在线学习设计的新方案.在该算法中采用了BP神经网络的基本思想,设计了两输入、单隐层、两输出在线学习策略,输入层分别为给定指令信号和反馈数字解算后的位置信号;隐含层单元数为12个;输出层设为2个输出单元,即经在线学习误差反传算法学习训练后的数字位置和速度,其中位置控制器采用自调节比例-积分-微分(PID)控制,速度通过数字/模拟(D/A)转换后传送到速度控制器,设定精度误差指标为0.05,训练样本数为30.用研制的UAV仿真伺服系统对UAV光纤陀螺传感器进行含实物半物理实时仿真实验,结果表明,该在线学习误差反传算法控制方案的UAV仿真伺服系统具有收敛性好、动态响应快、鲁棒性强的特点.     

基于对角占优补偿的航空发动机解耦控制器设计

针对航空发动机多变量控制系统不同通道间的强耦合问题,提出了一种多变量频域预补偿器的设计方法。该方法以对角占优为基础,结合线性矩阵不等式(LMI)求解方法进行多变量频域预补偿器的设计。仿真验证表明该方法能达到多变量控制系统解耦控制目的,且能有效地削弱了通道间的耦合,降低控制器阶次。