基于滑模控制的空气悬架车高控制系统研究

以提高空气悬架车高控制精度为目的,充分考虑空气悬架系统充放气过程的非线性特性,建立了气体管路流量特性方程,并结合变质量气体热力学定律,建立电磁阀开启和关闭时的空气弹簧充放气压力梯度方程,实现空气弹簧充放气过程的非线性特性数学描述,并进一步完成空气悬架车高升降的1/4车模型. 针对充放气过程的非线性特性,基于微分几何理论,将车高升降模型通过状态反馈进行全局线性化,在线性域中设计滑模控制器,进而经过线性逆变换,得到原坐标系中的非线性车高控制算法. 仿真试验表明,基于状态反馈线性化方法设计的滑模控制器,能够有效克服充放气过程的非线性特性,消除过充过放现象,显著提高车高控制品质和精度.      

基于Simulink与ADAMS联合仿真的飞艇重心调节装置设计

针对无人飞艇在垂直起降和悬停时因无法消除重力与浮力产生的力矩而导致姿态失控的问题,文章设计、仿真并验证了一种重心调节装置。设计时,采用Matlab Simulink软件建立了控制系统模型,并与ADAMS动力学分析软件进行联合仿真;运用SolidWorks软件进行了几何模型的设计与有限元分析。实物方案验证的结果表明,该飞艇重心调节装置能够在飞艇垂直起降与悬停时起到很强的姿态调节作用。     

磁控减肥胶囊反应机理及结构研究

针对肥胖且不宜剧烈运动人群的减肥需求,提出了一种可以在胃内完成充放气过程的磁控减肥胶囊模型。胶囊内通过酸碱盐反应使气囊充气,充气后的气囊在胃中通过占据胃内容积以达到减重的目的。该化学反应的发生由内部小磁铁控制,并且小磁铁的驱动可由外部磁体控制;在治疗结束后通过外部磁铁使气囊放气,胶囊可从消化道自然排出。结合化学实验确定了采用一水合柠檬酸饱和溶液与碳酸氢钠粉末反应的方案,并将溶液体积控制在2 mL内;通过COMSOL Multiphysics软件对磁铁模型进行有限元仿真分析,估算了胶囊外部磁铁的体积。研究结果揭示了磁控减肥胶囊的反应机理,也证明了该胶囊结构模型的可行性。     

滑翔增程弹制导与控制系统设计

为控制滑翔增程弹精确跟踪方案弹道及提高落点精度,设计了制导控制系统。基于高度控制原理,设计了鲁棒变结构控制器,实现弹体对方案弹道的精确跟踪;为提高落点精度,在炮弹跟踪方案弹道靠近目标点的时候,采用比例寻的导引律来引导炮弹向落点逼近。根据力矩平衡假设和重力作用,将过载指令转换为舵面偏角指令,设计了开环自动驾驶仪,并采用相位超前角来降低舵系统跟踪误差。六自由度仿真表明,所设计的制导控制方案能够引导制导炮弹跟踪方案弹道,且终端落点误差小于1 m,满足制导控制系统要求。     

基于模糊PID控制的飞艇压力调节系统设计

针对飞艇压力调节系统多参数、非线型的特点,采用模糊原理和PID控制方法,设计了一套基于模糊自适应PID控制的压力调节系统,解决了采用常规PID控制时,飞艇压力响应时间过长、调节精度不高的问题。结果表明:模糊自适应PID控制将模糊控制原理与常规的PID算法相结合,实现了对PID参数的自适应调整,有效的调节气囊内外压差,保持气囊的气动外形,从而控制飞艇的浮力和飞行高度,并且使压力调节系统响应速度加快,超调量减小,过渡过程大大缩短,振荡次数少,压力调节精度提高。该方法对提高飞艇高度控制精度具有一定的参考价值和指导意义。     

纸机干燥部纸幅水分控制系统优化方案的分析

为克服纸机干燥部烘缸传热过程中的大惯性,稳定烘缸干燥曲线,设计了以干空气进风量控 制作为主回路、以烘缸蒸汽压控制作为副回路,并引入前馈控制的阀位控制系统。探讨了采用排风 循环风量稳定气罩进风湿度、排风机排风量稳定零位及排风露点限制新的控制方案。结果表明：与 采用传统烘缸蒸汽压控制纸幅水分的控制系统相比,引入前馈控制的阀位控制系统,能快速稳定纸 幅水分;干扰对气罩排风露点的影响很小,排风露点设计值可取其最优化值;利用干空气进风量控 制的快速性和前馈控制的及时性,可使成纸水分波动很小,通过优化纸机质量控制系统中成纸干度 设定值可有效节约蒸汽与水资源的用量。     

操纵面对潜艇水平面回转横倾角的控制

在一种新型潜艇艏舵——贝壳舵研究的基础上，用变结构控制方法探讨了如何用操纵面控制潜艇水平面回转时产生的横倾角，重点研究了方向舵、艏舵对横倾角的控制和艉舵对定深的保持．通过仿真比较了多种控制方案的控制效果，得到了较好的控制策略和有一定参考价值的艏舵和艉舵操舵规律     

基于积分Backstepping的船舶航向非线性滑模控制

设计一种基于积分Backstepping的船舶航向非线性滑模控制器,实现船舶在大幅度改向操纵运动中航向准确快速跟踪控制.在采用Bech船舶操纵运动数学模型精确描述船舶大幅度改向运动性能的基础上,利用反演法设计航向改变控制算法,引入积分控制环节消除模型参数不确定性和风、浪、流等干扰影响,借助Lyapunov稳定性定理证明控制系统渐近稳定.对实船的仿真对比可知,本文设计的船舶航向控制器性能优越,控制舵角合理,控制输出航向对本船参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性.     

飞艇森林巡防轨迹跟踪的滑模控制

为实现无人飞艇在森林巡防时的轨迹跟踪控制, 针对飞艇飞行运动的非线性、 耦合等特点, 提出一种滑模控制方法。基于牛顿第二定律等定理推导飞艇巡防飞行的精确数学模型, 并通过选取状态向量和控制向量, 将其数学模型描述为非线性控制系统。通过泰勒级数展开将非线性系统简化为线性系统, 并设计滑模控制律, 同时采用饱和函数的方法抑制了滑模控制中的抖振问题。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制系统的稳定性。仿真结果表明, 该方法的轨迹跟踪效果较为理想, 可实现无人飞艇对期望轨迹的精确跟踪。     

变论域模糊控制在X舵抗干扰操纵中的应用

为了发掘X舵潜艇在持续高强度随机干扰环境下稳定操纵的能力,建立了某型X舵潜艇六自由度运动模型,分析了X舵的操纵规律,在X舵模糊控制主体、智能模糊积分环节及控制权限动态分配三个方面对X舵模糊控制系统进行了设计.仿真计算表明:模糊控制系统在潜艇低频和高频随机干扰力和力矩峰值分别为500 k N和400k N·m的作用下,基本能将深度和姿态稳定在期望值,控制效果明显好于比例积分微分(PID)控制器,但在高频干扰下存在小范围抖振现象.采用变论域思想对模糊控制系统进行改进,对深度、纵倾、横倾和航向的误差变化率采用论域在线调节机制,在同样的干扰环境下能够消除深度和姿态的抖振,实现对潜艇复杂条件下航行的精准稳定控制.     

基于信息融合的大飞艇自适应姿态解算算法

现有计算大飞艇姿态角的平衡滤波算法虽然融合了加速度和角速度信息,但其未对加速度的适用条件进行分析,从而导致了积累误差和动态解算准确性问题.针对该算法的不足,提出了根据飞艇的不同运动状态来调整姿态解算算法的融合加速度和角速度数据的自适应姿态解算算法,并通过Matlab实验验证了算法的有效性.实验结果表明,该算法有效地解决了平衡滤波算法的不足,通过引入SMV(signalmagnitudevector,信号量向量),使大飞艇的运动状态得到了准确判断,从而使积累误差问题得到了有效改善,同时提高了大飞艇的动态解算准确性.     

充气囊体材料撕裂及破裂后流场特性研究

通过实验的方法对囊体材料的撕裂特性和加强筋的止裂效果进行了初步的研究,并以飞艇为例利用数值模拟研究了囊体材料局部破裂后,破口处气体外泄的非定常流场结构及其演变过程.结果表明:囊体破裂后,裂纹快速扩展,通过合理地设计加强筋的强度和布局,并保证加强筋与囊体材料粘结牢固,可以起到良好的止裂效果;破口形成后,由于飞艇内外稀疏波和压缩波的作用,流场处于强烈的非定常状态,气体外泄的速度远小于裂纹的扩展速度,飞艇泻压所需时间和破口的尺寸有很大的关系,稀疏波在飞艇内的传播情况直接影响了泻压后内部压力的分布,稀疏波反射次数越多,压力分布越均匀.     

预测控制在交流电梯速度控制中的应用

针对一种采用多CPU微机控制的电梯拖动系统，分析了其运行速度曲线和控制运算的特点，指出了电梯在常规的PID控制下不能很好地按给定速度曲线运行。为此，基于参数模型的广义预测控制（GPC）原理，建立了电梯速度预测控制的预测模型，旨在对交流电梯速度参数进行预测控制的方法进行研究，并研究其控制规律，最后对预测模型进行了仿真。仿真结果表明，预测控制用于电梯的速度控制，具有良好的鲁棒性，与传统的PID控制方法相比，效果十分明显。     

基于电动控制平流层飞艇排气阀设计与研究

排气阀是平流层飞艇压力调节控制系统的核心部件,其性能直接影响飞艇的安全运行。针对传统排气阀灵活性差以及控制精度不高等缺点,提出一种基于电动控制的平流层飞艇排气阀新方案。介绍了阀门的设计要求、结构特点以及控制原理。运用流体力学基本原理并结合地面测试试验,分析了排气阀的实际流量系数,获得了排气阀的精确流量。通过平流层飞艇飞行试验验证了新方案的可行性,结果表明,采用该方案的排气阀能够满足平流层飞艇飞行要求,为飞艇长时间飞行和压力调节提供了技术支持。     

基于飞行马赫数和高度控制的逆升压电子设备冷却系统

该文介绍了国内最具有代表性的机载电子设备冷却系统的2种形式,即冲压空气冷却系统和逆升压冷却系统。冲压空气冷却系统适用于飞机低速飞行时的机载电子设备冷却,逆升压冷却系统适用飞机高速飞行时的机载电子设备冷却。当前逆升压系统温度控制采用3点温度控制方法,该系统温度控制方法从冲压空气于基于飞行速度和高度的递升电子设备冷却系统的控制方案。     

基于互补滤波的全数字拖靶高度控制系统

针对掠海恒高飞行拖靶系统在超低空飞行高度控制精度上的技术要求,设计了基于Kalman互补滤波的全数字高度控制系统的结构及控制方案;该方案通过采用Kalman互补滤波来处理高度信号,提高了系统的控制精度;同时,全数字化设计使得系统具有较好的可移植性,提高了使用效率.仿真分析与试飞实践表明:基于互补滤波的数字拖把高度控制系统精度高,使用效率高,且具有较强的抗干扰能力.     

无尾飞翼式高空长航时无人机纵向控制律设计研究

以某无尾飞翼式高空长航时无人机为研究对象,分析了自然飞机在高空巡航状态时的纵向稳定性,介绍并改进了传统的无人机巡航状态纵向控制律设计方法。通过在Matlab/Simulink中建立仿真模型,对两种方法进行对比分析。分析结果表明,由于无人机飞控系统的自动驾驶仪是始终在环的,不必像传统方法一样考虑带有增稳的控制系统的稳定性。因此,改进的设计方法更适合于无尾飞翼式高空长航时无人机巡航状态的纵向飞行控制系统的设计。     

一种用于实验教学的计算机控制电梯模型

介绍了教学型电梯模型的总体方案,以及其结构和控制系统的设计.该模型为5层楼电梯控制,电机由24V直流电源供电,楼层信息由8255和74LS245驱动LED管显示.采用Visual Basic可视化语言进行程序设计,界面简单,易于操作.采用计算机控制技术设计了电梯模型控制系统.     

考虑附加质量的浮升混合飞艇运动分析

浮升混合飞行器体积巨大,质量与排开周围空气的质量比值较大,导致其附加质量效应明显,需要在分析时考虑其附加质量的影响。借助自编译UDF的六自由度刚体运动程序进行加速运动流场的瞬态计算,采用CFD方法得到复杂外形的浮升混合飞行器附加质量矩阵。飞行器受到扰动时,模型本身的所受扰动趋于收敛,但由于附加惯性力的存在,不同情况下的运动状态量都会存在一定程度的振荡延迟,前向速度u和俯仰角速度q变化表明无论是否考虑附加质量效应,垂向突风对这两个量影响都较小。另一方面,对于垂向速度和俯仰角而言,这两个状态量受到附加质量效应影响会导致振荡趋势变大。附加质量效应对浮升混合飞行器的操纵性有着明显的影响 。对于前向速度和俯仰角,附加质量效应使得其操纵响应变得缓慢,而俯仰角速度振荡趋势变大。     

计算机数字实验技术在液压控制中的应用

采用计算机数学实验技术，并利用计算机数学软件Maple，建立了舞台机械升降控制系统的非线性数学模型，求解结果和实际测得的数据相符，满足控制精度，该建模法是首次在舞台机械升降控制系统中采用，可广泛应用于控制系统的计算机辅助建模与仿真。