某型航空发动机FADEC系统设计与仿真

随着飞机对发动机的性能要求越来越高,功能要求越来越多、越来越复杂,使得发动机的控制规律越来越精细,控制作用参数不断增加,导致航空发动机的相关控制系统越来越复杂.传统的机械液压式控制器无法满足当前的多参数、高精度控制的技术要求.为了获得一种具有高速运算、高精度、高可靠性并且能够实现现代控制理论中各种复杂而先进的控制算法的控制器,根据某型核心机的研究任务以及技术要求和设计思想,提出了该型核心机(航空发动机的)FADEC系统的总体设计方案,并在MATLAB下的Simulink建立了相关装置的数学模型并进行了数字仿真.仿真结果表明,所设计的FADEC系统能够提高该型发动机核心机的主要控制变量的控制精度,实现容错控制、状态监视和发动机超温、超转、喘振等各种功能保护,能够满足该核心机的控制要求,具有一定的实际应用价值.     

进气道调节系统数字式控制器的设计与实现

某飞机进气道调节系统数字式控制器与进气道斜板位置传感器配套使用,形成斜板控制指令。由执行机构驱动斜板运动,改变进气道喉道面积,使进气道出口空气流量和流场满足发动机工作需求。通过数字仿真,对该斜板调节规律进行研究。分析了数字式控制器控制交联接口关系,提出数字式控制器的实现方案。论述了数字式控制器的软件设计。用地面试验和飞行试验对数字式控制器进行验证,结果证明该数字式控制器有效、准确、可靠。     

载重车中央充放气系统自动控制算法研究

轮胎是载重车的关键承载部件,为保障车辆行驶安全,在行驶过程中须实时监测各轮胎压力,并由中央充放气系统调节胎压。现有的胎压差值计算时间方式的充放气控制算法,未考虑轮胎充放气过程中动压的影响,导致胎压实际值与设定值偏差较大。在分析轮胎压力特性的基础上,提出了一种具有充放检查与调度功能的模糊-补偿式控制算法,通过模糊快充与误差补偿实现胎压的精确调节。以某型6×4载重车为例,建立充放气管路的数学模型,基于AMESim-MATLAB联合仿真平台对该控制算法进行了仿真与验证;由CAN总线获取胎压并将其作为充放气控制系统的输入,经模拟故障注入测试与装车验证,结果表明应用该控制算法的控制器原型能够实现载重车的胎压自动控制,且故障响应时间优于国标要求。     

基于现场可编程门阵列的电机控制器硬件在环测试

为实现电机控制器算法验证,提出了一种基于半实物仿真的新能源汽车电机控制器的测试平台设计方法.首先,在Simulink上搭建永磁同步电机矢量控制算法模型及故障诊断算法模型,并将代码下载到数字信号处理(digital signal process,DSP)电机控制板中.其次,搭建逆变器、永磁同步电机模型并下载到现场可编程门列阵(field programmable gate array,FPGA)板卡运行,连接DSP对电机控制算法进行测试.永磁同步电机模型可以作为该仿真平台中的电机模型,既可以是基于d-q 变换的永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)模型,也可以是基于有限元分析(finite element analysis,FEA)的PMSM模型.在硬件在环(hardware-in-loop,HIL)仿真平台上测试了控制器基本功能及逆变器开路和短路等故障模式,验证了控制器控制功能以及故障检测算法的可行性可见HIL仿真平台对电机控制器故障测试具有重要意义.     

航空发动机防喘模糊控制器的设计

为实现对某型航空发动机喘振的主动控制,设计了该型发动机的模糊防喘控制器。该控制器以主燃油供油量、压气级中间级放气量和尾喷口面积为调节参数,以高、低压压气机喘振裕度为监测对象实施主动控制,以保证发动机的稳定工作。仿真结果验证了该模糊控制器的有效性。     

基于滑模控制的发动机电子节气门研究

电子节气门是车用发动机的一个十分重要的装置,为提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放,已经广泛应用于汽车发动机上.电子节气门是一个典型的非线性系统,结合电子节气门的结构特点,在MATLAB/Simulink平台上建立了动态仿真模型.建立了节气门控制器的数学模型,设计了基于滑模控制的电子节气门控制器,并与PID控制结果进行比较.结果表明,采用滑模控制能克服系统中的非线性和不确定性.节气门开度从小到大的阶跃变化时,无超调,而且稳态误差小,能迅速地获得预期节气门的开度.     

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。     

灰色预测模糊自调节PID控制器及其仿真

结合灰色预测、模糊自调节与传统PID控制的设计思想,提出灰色预测模糊自调节PID控制算法.该算法用系统输出误差和系统输出预测误差合成的综合误差作为PID控制器的输入,同时模糊自调节系统又能根据综合误差及其变化率来调整PID参数.仿真结果表明,与模糊自调节PID控制器相比,该控制器具有良好的动态性能和鲁棒性.     

时变纯延迟发动机模型的参数辨识及控制方法

航空发动机随着环境条件和工作状态的变化,其特性参数将发生很大的变化,且由于燃烧延迟等因素的存在,航空发动机可以被看作是带有一定程度的纯延迟的时变系统。而针对带有纯延迟特性的控制算法———Smith控制器,通常用于定常纯延迟系统的控制。当被控系统参数未知且时变时,Smith控制算法就不能完全补偿时变参数对系统特性所造成的影响,从而很难获得令人满意的控制效果。利用最速下降法和自动调整遗忘因子的最小二乘参数估计修正算法,分别在线辨识某涡轴发动机的延迟时间和动态模型参数,并将辨识获得的参数用于Smith控制器的自适应实时调整,进行控制算法的设计,实现涡轴发动机的实时闭环控制。仿真结果表明,该算法能够快速准确地辨识出系统参数,具有良好的跟踪性能。把该算法应用于纯延迟系统的闭环控制时,大大改善了Smith控制器的抗干扰能力,明显改善了涡轴发动机控制系统的稳定性和鲁棒性。     

双转子电动机动力耦合系统中发动机的控制方法

为了解决双转子电动机动力耦合系统内发动机的控制问题,基于双转子电动机动力耦合系统的结构与原理,分析了双转子电动机动力耦合系统的工作模式以及各工作模式之间相互切换的条件,并据此提出了发动机最优工作点控制的思路和方法.借助高次幂数据拟合方法与最速下降算法,确定了某型发动机的最优工作点,采用模糊控制方法在Simulink环境内建立了发动机最优工作点控制器的仿真模型.仿真结果表明:发动机最优工作点控制方法能够对发动机转矩、转速进行有效调节,能最大限度降低发动机燃油消耗率;在混合动力驱动低速状态下发动机最优工作点控制方法的寻优时间对系统稳定性有明显影响.     

两位PID控制系统的数字仿真

两位PID调节器在轻纺工业电加热温度控制中有着较为广泛的当用。本文提出了一种可用于两位PID调节器和广义对象所织成的系统的数字仿真方法。只要对象的传递函数G_P(S)和调节器的参数是已知的,对象的被控变量在系统起动过程的变化就可以计算出来。本文所提出的方法是简单易行的,但却有较高的计算精度。此外,稍经变化,本文方法也可用来分析其他的位式控制系统。     

电子节气门仿真控制

简要介绍了电子节气门技术的发展情况、系统的典型结构和工作原理,分析了电子节气门系统机械结构中存在的非线性问题,建立了其数学模型,设计了3种控制器(PID控制器、模糊控制器、滑动模态控制器)并进行了仿真.对仿真结果进行分析表明,PID控制器的控制精度较差,而且超调严重;模糊控制器具有较好地跟踪性,但存在一定的滞后现象;滑动模态控制器具有和模糊控制器相当的跟踪性能而且滞后得到了较好的改善,可以较好地满足控制要求.     

航空发动机线性二次型最优控制

随着控制变量的增多,航空发动机已由单变量对象发展为多变量对象。在多变量反馈控制系统设计方法中,线性二次型最优控制方法由于具有无穷大的幅值裕度和大于60°的相位裕度而倍受人们的关注。在Matlab下以建立的模型作为被控对象,针对发动机在飞行包线范围内动态参数变化大、不确定因素显著的情况,提出了一种基于优化理论的最优控制方法。设计出的LQR控制器具有性能优良、控制能量合理的优点。通过线性仿真和非线性硬件在回路模拟试验,均验证了按此方法设计的控制器具有良好的性能。     

TMS320LF2407芯片数字逆变控制器的建模与仿真

以一个基于数字信号处理(DSP)的TMS320LF2407芯片的数字逆变控制器的设计为例,分析利用Embedded Target for TI C2000 DSP 模块与Matlab的Simulink产品中的其他模块合并,实现对逆变控制器进行仿真和编程下载的应用.建模和仿真结果表明,可以避开繁琐的编程步骤,直接进行在线算法验证,获取最优的控制程序,所产生C语言程序代码可在TMS320LF2407A处理器上运行.     

新型双控制器方案的磁悬浮止推轴承控制系统

介绍了磁悬浮止推轴承的实验系统 ,该系统经过位置传感器检测其信号 ,当位置变化时 ,系统可以通过调节电磁力的大小 ,实现闭环控制。利用线性控制原理对其系统建立了数学模型。新型双控制方案采用两个控制器 :一个是跟随控制器 ;一个是抗干扰控制器。系统的跟随性能可以单独由跟随器调节 ;系统的抗干扰性能可以单独由抗干扰控制器调节。采用新型双控制方案与 I- PD控制分别对其系统进行了仿真 ,并对其仿真结果进行了比较。对新型双控制方案的控制参数进行了整定。最后 ,给出了仿真结果及结论。     

一种新的模糊控制器设计方法

针对一类非线性系统，将Back-Stepping设计方法同模糊控制技术结合起来，设计了一种新的模糊控制器，给出了这种控制器的性能，并在所有信号一致有界的意义上证明了系统的稳定性，仿真结果表明，该控制器能达到预定的目的。     

空调水系统上位机控制器的设计及仿真评估

设计了集中空调水系统层次实时在线的上位机控制器，并对其进行仿真在线评估．该控制器采用基因遗传优化算法，能够快速准确地获得各控制变量在预测时间内的最优设定值．实时仿真试验表明，其与固定设定的上位机控制器，以及局部层次的上位机控制器相比，能够在满足控制稳定性的前提下，最大限度地节约整个水系统的总能耗．     

激光捷联惯导系统中转位系统的设计与实现

研究激光捷联惯导系统中的转位控制技术。采用捷联惯导系统本身的ＲＬＧ实现转位系统的闭环数字控制,给出了转位伺服系统的结构组成以及数字控制器的设计方法和设计过程,给出了数字控制器的计算机实现方法和软件流程。仿真及调试结果表明,所设计的转位伺服系统满足捷联惯导系统的要求,既保证了转动的平稳性,克服了到位撞击问题,又不增大体积,增加成本。     

一种新型车用开关磁阻起动/发电一体机系统

介绍了一种新型的汽车用开关磁阻电机起动／发电一体化系统，该系统可取代传统汽车中的分体式起动机和发电机．介绍了开关磁阻电机工作在各种状态的原理，以及相应的控制算法．采用一台1 kW6／4结构开关磁阻电机作为试验样机，以TMs320F240型DSP和EPM7128S型CPLD构成数字控制器，可实现汽车的起动、发电等功能一体化．在控制策略上，起动时以获得足够大的电磁转矩为优化目标，发电时则根据蓄电池的荷电情况自动选择恒流充电、恒压充电和浮充电．对系统进行了计算机仿真和试验研究，结果验证了硬件设计和控制策略的可行性和有效性．     

多模型自适应前馈解耦控制器

当一类非最小相位系统参数发生跳变时,针对常规自适应控制系统暂态响应差的问题,提出一种基于多模型切换的多变量直接自适应前馈解耦控制器．该控制器由多个参数已知的固定控制器和2个自适应控制器构成．多个固定参数控制器可由系统参数模型通过映射直接得到,并且和邻域一起完全覆盖控制器参数模型集．通过加权多项式矩阵的选择,消除了稳态误差,实现了解耦控制,并给出了全局收敛性分析和覆盖性证明．仿真结果表明,暂态响应和解耦效果得到了提高。