舵面故障情况下推力矢量在飞艇中的应用研究

推力矢量控制技术是一种先进的推力控制方案,将其应用于飞艇的飞行控制,可以在飞艇低速气动舵面失效或者舵面故障等特殊情况下,辅助甚至替代舵面控制飞艇正常飞行。建立了考虑推力矢量的飞艇数学模型,增加了飞艇的控制余度,分析了飞艇常见的舵面故障形式,研究了推力矢量对飞艇舵面故障的补偿和重构。仿真结果表明,推力矢量可以在舵面故障情况下对飞艇进行有效的控制,提高飞艇飞行的安全性和可靠性。     

变推力轴线无人机的混合姿态控制

为提高无人机的自主飞行性能,提出了一种气动舵面偏转控制与推力偏转控制相结合的混合姿态控制方法。给出了推力可偏转情况下的飞机总外力和外力矩。讨论了总外力的变化对飞行机动性的影响,分析了推力力矩对气动力矩的操纵补偿效率。在常规无人机姿态控制系统的基础上,引入纵横向推力偏转角作为新的控制量,设计了飞行姿态控制系统的混合控制模式。对受气流干扰下的无人机姿态稳定控制进行仿真研究。结果表明,变推力轴线技术能够改善飞机在强气流干扰下的操稳特性,减小飞行姿态角偏差和气流角偏差,且对操纵舵面效率不足的问题具有补偿作用。     

基于模糊逻辑控制的航天器返回段姿态控制

用模糊逻辑控制方法设计某型机组返回器CRV（Crew Return Vehicle）在再入大气层飞行阶段的姿态飞行控制系统。它由3个相互独立的模糊控制器分别实现对攻角、侧滑角和倾斜角的跟踪与控制。每个控制器以相关的角度跟踪误差及其微分信号为输入,来控制相应的气动舵面偏转,实现对该角度姿态的跟踪控制。数字仿真计算给出了良好的仿真结果,表明了模糊逻辑控制技术在CRV飞行控制系统设计中的应用潜力。     

推力矢量发动机燃气舵系统的设计与分析

本文对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计,通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系,推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系,燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩;其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载,结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载;最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果,最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

推力矢量发动机燃气舵系统设计与分析

对推力矢量发动机燃气舵进行总体设计,构建燃气舵控制系统的仿真模型,为实用的推力矢量控制装置提供了有价值的参考。首先在大量试验的基础上,对推力矢量燃气舵进行初步设计。通过对燃气舵系统的受力分析,找出弹体和燃气舵之间的相互作用关系。推出了弹体和燃气舵片之间力的转换关系、燃气舵片偏角和舵机转角之间的转换关系,进而推导出燃气舵系统的铰链力矩。其次,对燃气舵系统进行力矩分析和力学转换,确定舵机系统受到的负载。结果表明,所设计的燃气舵曲柄滑杆传动机构能够有效减小铰链力矩对舵机系统的负载。最后,构建燃气舵系统数学模型,利用MATLAB对其进行仿真并取得了较好的效果。最终实现燃气舵系统的PID精确控制,为燃气舵系统的设计和控制研究提供了依据。     

一类基于模糊系统的非线性鲁棒自适应预测控制

基于模糊系统研究了一种新的非线性鲁棒自适应预测控制算法,并应用于空天飞行器(ASV)再入飞行的姿态控制律设计.利用模糊系统的一致逼近能力,逼近被控对象中的未知干扰和不确定性因素,并基于Lyapunov方法设计了鲁棒自适应控制律.模糊系统的权值无需调整,仅需根据系统的跟踪误差调节鲁棒自适应控制器中的参数,在线调整的参数仅为2个,从而大大简化了控制器的设计.理论分析证明了闭环系统的所有信号一致最终有界.利用所提控制算法设计了ASV高超声速飞行姿态的控制系统,仿真的系统响应时间为l.5s,且无超调,这表明该算法对参数不确定性和外界干扰具有较强的鲁棒性.     

基于时延的高超声速飞行器终端滑模控制

针对吸气式高超声速飞行器(AHV)再入过程中的复杂非线性、动力学模型通道间存在的强耦合及气动力系数和气动力矩系数摄动,提出了一种结合时延补偿控制与终端滑模控制的姿态控制方法.首先,以AHV再入飞行姿态动力学模型为基础,考虑气动参数摄动产生的模型不确定性,建立了面向控制算法设计的AHV再入飞行数学模型;然后,基于多时间尺度理论将该数学模型分解为双环子系统;为两个子系统分别设计时延补偿改进终端滑模控制算法,用来完成AHV的再入姿态控制;在改进终端滑模控制的基础上,采用工程上易于实现的时延补偿控制对模型不确定性进行精确估计,并基于李雅普诺夫理论证明了姿态角和姿态角速度的跟踪误差在有限时间内收敛到零.本算法设计简单,无须补偿项部分已知且易于工程实现.仿真结果表明所设计的基于时延补偿的改进控制算法具有调整时间短(1 s以内)、超调量小和良好的跟踪精度等优点.     

执行器故障下临近空间飞行器容错控制重构

临近空间飞行器飞行条件复杂、气动环境恶劣，极易导致飞行器舵面出现故障，容错控制是保证飞行器安全运行的关键，对此提出了一种基于观测器-控制器的有限时间高精度容错控制重构策略．首先，为提高容错控制的精确性，在故障影响下飞行器姿态模型基础上，设计了双层快速自适应滑模观测器，实现对包含故障、干扰等在内的综合干扰有限时间估计，避免了传统自适应增益的过估计，从而有效提高观测器估计精度；进一步基于观测器估计值设计容错控制器，获得故障影响下的期望控制力矩，实现飞行姿态的有限时间容错控制．其次，针对故障时气动舵面实际提供的控制力矩难以满足期望值的问题，引入推力矢量喷管作为补充执行器．考虑故障舵面特性，采用基于二次规划的最优控制分配策略，将期望力矩合理分配到气动舵面及矢量喷管上，通过矢量喷管补偿故障舵面力矩损失，实现执行器故障下控制重构.最后，通过数值仿真验证了所设计观测器的优越性，并验证了所提出容错控制重构策略的有效性．     

多场载荷作用下舵面蒙皮响应分析

试验研究表明,导弹舵面在工作环境中承受严酷的气动力载荷、气动热载荷和噪声载荷。多种载荷相互影响使舵面产生剧烈振动,严重影响打击精度;甚至导致蒙皮开裂引起疲劳失效。以某型号导弹C/SiC复合材料舵面蒙皮为研究对象,基于WORKBENCH/VA-ONE程序平台,将自定义函数(UDF)建立的热流固耦有限元控制方程和边界元声场控制方程相结合,推导出改进的耦合边界元/有限元法(BEM/FEM)计算模型。通过此方法数值模拟导弹真实飞行环境,计算出了蒙皮表面危险点位置和不同飞行环境下响应特性;结果表明,通过改进的耦合BEM/FEM计算模型,能够较准确地反应导弹在真实飞行环境下舵面蒙皮响应特性随环境变化特征,为导弹舵面可靠性设计提供了一种有效的数值计算方法。     

二次型稳定H∞鲁棒飞行控制

建立飞行／推力数学模型时，总存在着因不确定性而导致建模误差。实际中，有一类不确定性不改变对象模型的动态阶数，并可用参数摄动来描述。本文将二次型稳定性概念应用于飞行／推力控制系统，用H∞控制理论设计的控制系统能很好地解决这类参数不确定的鲁棒控制问题，进行了数字仿真，结果表明H∞飞行控制系统有较好的鲁棒性，能够满足对飞行控制系统的鲁棒稳定性的要求。     

生物滴滤床净化含H2S废气自动化控制

针对生物滴滤床(BTF)净化含H2S废气的工艺过程,设计了一套有效的自动控制系统.整个控制系统包含5个控制回路,分别对BTF床层温度、循环罐中营养液的pH值、SO42-积累浓度、液位和净化后废气中H2S浓度5个参数进行必要的控制.系统采用先进的集成控制器,并有针对性地设计了一种二维模糊PID控制算法,目标是把生物滴滤床相应的环境和运行参数控制在微生物生长的适宜范围,提高滤床的净化效率,使废气净化后达标排放.实际应用表明,该系统的控制效果十分令人满意,生物滴滤床运行稳定.     

基于动态输出反馈的时滞系统鲁棒容错控制

考虑参数不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题。为设计输出动态反馈控制器,使得闭环系统在传感器发生故障时仍能保持渐近稳定。基于一种传感器故障模型,通过在解析过程中使用非线性变换和锥补线性化方法,得到了与时滞相关的动态输出反馈鲁棒容错控制器存在的充分条件,并给出了控制器参数的显式表示。通过仿真算例验证了结论的正确性和有效性。     

炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的实用计算方法

为了分析炸药地面接触爆炸下空气冲击波引起的感生地冲击,利用数值模拟结果以及试验数据,对根据一维平面波理论和特征线解法得到的空气冲击波为突加三角形荷载的感生地冲击的理论计算公式进行修正,提出了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的实用计算方法,分析了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的传播规律以及本文建立的实用计算公式的特点。与试验数据以及数值模拟结果对比表明,提出的计算方法基本反映了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的传播特性。     

控制释放技术应用于饮用水消毒保质的可行性探讨

控制释放技术作为一种新型且安全有效的方法,已引起越来越多有关专业人员的重视,正在形成一个崭新的研究领域.首先介绍了控制释放的一般知识,分析了各种控释体系应用于饮用水的消毒保质上的可行性,指出了这一技术在饮用水的消毒保质上应用的优点和存在的问题,并对其应用前景进行了展望.     

智能隔震系统的冲击振动台试验

为了验证所设计的智能隔震底板系统的有效性,用弹簧和磁流变阻尼器组成隔震装置,用质量块来模拟隔震底板及其上面的荷载.选用不同的控制算法对此系统进行冲击振动台试验研究,以验证隔震系统的隔震效果.得到的结论:对于同一种半主动控制算法,3种不同的最优力计算方法对最终的控制效果影响不大,即COC、IOC、LQR可以任意选用,其中,IOC算法相对简单.从对绝对加速度控制效果来看,控制效果较好有LSL-IOC,Switch,Bangbang1,能较好地控制质量块的绝对加速度,使其隔震率达到91%以上,也验证了由弹簧和智能型阻尼组成的隔震系统是可行的.     

基于多智能体的交通干线动态智能协调控制

为减少干线上车辆的平均延误时间,提出了一种基于多智能体技术的动态双向绿波带智能控制算法。采用两层递阶结构和模糊逻辑对城市交通干线进行实时协调控制。上层是协调控制器智能体,根据一段时间内交通流数据计算干线上优化的公共周期时间和上下行相位差,下层是路口控制器智能体,确定每个周期内各交叉口的绿信比。周期依照关键路口饱和度的大小由模糊控制算法进行优化,而相位差根据上下行速度进行计算,绿信比基于历史和实时的交通数据确定。实例分析表明该双向绿波带控制算法能够有效减少车辆在干线上的平均停车次数。     

基于收缩精度的遗传算法逐级进化策略

为了有效克服传统遗传算法主观设定进化代数的弊端并提高算法进化期间的搜索效率,根据控制论中的反馈控制机理,通过适应度函数值的分散程度定义了收缩精度,并按照收缩精度将算法的进化期划分为不同的3个时期。在不同的进化期,采用不同形式的适应度函数以加大种群内个体之间的差异度。对交叉算子进行了改进,采用相关性配对交叉与改进的自适应交叉概率相结合的交叉算子,使算法达到较快的收敛速度。最后的算例表明,改进的遗传算法科学有效。     

基于指数型快速终端滑模的有限时间混沌同步

为了解决混沌同步有限时间的实现问题,基于指数终端吸引子的有限时间快速收敛特性,设计了指数型快速终端滑模,并将其引入到一类混沌系统中,提出了一种新的滑模变结构控制,以实现该类混沌系统的状态同步.系统状态变量能以较快的速度在有限时间内到达各级滑模面,最终使系统状态收敛到平衡点.系统具有良好的动态性能,同步时间可以估计和控制,且实现了混沌系统的有限时间完全同步.以Chen混沌系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性.     

基于快速有效值算法的逆变器三环控制策略

传统的逆变器电压外环、电流内环控制策略无法完全消除静差;在双环控制基础上增加有效值外环的三环控制策略虽然能减少静差,但由于有效值算法较慢,影响了系统的动态性能。为进一步优化逆变器三环控制策略,提出了将快速有效值算法用于逆变器三环控制,并给出了2种快速有效值算法的实现原理和设计方法,通过比较得出了基于迭代法的有效值算法具有低噪声干扰、低谐波干扰等优点。将该算法用于逆变器三闭环控制系统,提高了闭环控制的实时性。通过仿真和实验验证了该方法的高稳定性和优良的动态性能。     

接枝杜仲胶增容机理及与SBS改性沥青共混试验

为了改变目前SBS(styrene-butad iene-styrene)改性沥青常用增容剂大多为合成高分子材料的现状,在天然高分子材料杜仲胶上接枝能与沥青氮基反应的官能团——马来酸酐,形成一种新的增容剂——接枝杜仲胶。分析了接枝杜仲胶的生成方法与增容SBS改性沥青的机理,根据杜仲胶接枝产物的红外光谱,确定了接枝产物的物理表征,并对2种品质不同的沥青加入接枝杜仲胶进行高低温和流变性能试验。试验结果表明,SBS改性沥青性能得到提高。验证了接枝杜仲胶是一种性能良好的SBS改性沥青增容剂,并且作为天然材料有着合成材料无法比拟的资源再生优势。