基于C32摩擦焊机双闭环控制系统

针对目前摩擦焊机用户对焊接产品提出更高质量、高精度的生产要求,设计了一液压双闭环控制系统。该控制系统通过监控液压系统压力和比例溢流阀阀芯位移,对压力使用模糊PID控制器控制调节,位移采用PID控制器调节来控制摩擦焊机的轴向压力控制精度,并运用AMESim/Simulink对该系统进行联合建模仿真。仿真结果表明双闭环控制系统比PID控制下的单闭环控制系统能更好地改善摩擦焊机的轴向焊接压力精度,提高焊接产品的质量和稳定性。     

基于广义 Gronwall-Bellman 引理的小型涡扇发动机过渡态控制

针对航空发动机强非线性的特点,将非线性控制理论应用于小型涡扇发动机过渡态控制。基于非线性模型,应用广义Gronwall-Bellman引理设计给定转速跟踪器,该过渡态控制器可在一定范围的转速切换指令下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。应用Lyapunov稳定性定理对该控制器的性能进行验证,在理论上证明了该非线性设计方法的有效性;并以DGEN380发动机为仿真研究对象,对上述控制器进行数值仿真。仿真结果表明设计的发动机过渡态转速跟踪器能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

基于切换器的航空动力装置加减速控制方法

加减速控制是航空动力装置控制器设计的重点和难点。针对该问题,设计了一种基于切换器的航空动力装置加减速控制方法。在稳态控制器的基础上,分别设计了基于转速加速度和基于油气比的闭环加减速燃油控制算法。在设计中考虑作动器的影响,通过切换器将组合加减速控制规律作为稳态控制规律的限制条件,实现控制规律间的平滑过渡。此外,在控制器中添加了限制保护,防止动力装置在过渡过程中出现超温、超转等异常现象,并使用了抗积分饱和算法。该方法在电子控制器上实现。试验结果表明,该方法能够有效地实现单轴涡轮喷气发动机的加减速控制,控制过程平顺,满足发动机性能要求,具有较强的工程实用性。     

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。     

基于逆系统方法的航空发动机逆模型控制系统设计

航空发动机是一个典型的强非线性系统。传统的PID控制通常是对发动机的设计点进行线性化,但这种方法仅能保证发动机在设计点有较好的控制性能,在其他状态的控制性能则较差。针对这个缺点,利用逆系统方法,建立发动机的逆模型,并基于此逆模型设计发动机的逆模型控制系统。仿真结果表明,逆模型控制系统具有较快的响应速度,同时精度符合控制要求。     

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.     

一类传感器故障的主动容错控制

目的为提高航空涡扇发动机数控系统可靠性。方法以某型涡扇发动机为对象,利用小偏离方法建立发动机建模,以传感器输出误差最小为性能指标函数,采用控制律重构方法设计主动容错控制器,使发动机控制系统在传感器故障情况下依然能维持发动机稳定工作。结果得到在飞行包线设计点发动机线性模型和主动容错控制器。结论该方法在发动机稳态工作点可有效地实现容错控制,提高航空发动机数控系统的可靠性,且控制精度高,实时性好。     

使用缸压信息的柴油机低温燃烧闭环控制

在柴油机上采用低温燃烧技术,可以获得比传统压燃方式更低的氮氧化物和颗粒物排放。为了解决柴油机低温燃烧不稳定和各缸均匀性差的问题,基于缸压信息,构建了双控制单元的分布式控制系统,设计了平均指示压力(indicated mean effective pressure,IMEP)和50%放热曲轴位置(50%of the mass fraction burned,MFB50或CA50)双闭环的控制方法。实验结果表明:基于缸压信息反馈的燃烧闭环控制系统,在低负荷低温燃烧工况点,能够有效控制各缸的燃烧状态不均匀的状况,并大幅度改善燃烧不稳定的现象;在高负荷低温燃烧工况点,可以将各缸的CA50和IMEP控制在目标值附近。     

基于Simulink的伺服缸新型支撑结构控制系统仿真研究

伺服液压缸是液压滚切剪机的主要执行元件,需卧式铰接安装输出曲线力。为了避免缸筒自身重力所引起的拉缸、泄漏以及输出力不足等现象,提出一种在伺服缸端底铰接一个支撑小缸的新型支撑结构以及配套控制系统。该控制系统需要精确控制小缸压力和位移,使其保证伺服缸的活塞杆全程无摩擦运行,并针对所需工况,设计了压力、位置双闭环独立PID伺服控制系统。通过对压力、位置控制系统耦合特性的分析和研究,进行解耦运算,推导出该系统的数学模型,并由李雅普诺夫第二法分析其稳定性。为了进一步验证压力、位置双闭环独立PID控制系统的合理性,运用MATLAB/Simulink分别对其进行仿真控制,最终证明了该控制系统的可行性与可靠性,实现了对支撑小缸的压力和位置的精确控制。     

一种对公路桥梁振动半主动控制的新策略

为了有效抑制隔震桥梁震后过大的梁体及支座位移,提出了一种适合MRD的基于力反馈(FF)形式的半主动控制策略.首先提出了采用隔震装置提供的恢复力作为主要反馈信号的半主动控制策略,然后给出了欲使MRD产出预期阻尼力而应施加的电流准则,最后设计出基于力反馈形式的半主动闭环控制系统.分别采用Passive-off,Passive-on,FF和CO等四种控制算法对一座三跨隔震连续梁桥的各评价指标进行了计算.结果表明:FF算法对梁体位移、支座位移和墩底剪力的控制效果要比其他三种算法显著.     

分布式控制系统中CAN总线通讯性能改进方法

通讯的可靠性研究一直是航空发动机分布式控制系统研究的关键问题。在基于CAN总线的分布式通讯中,ID标识符的分配和数据的编码解码问题尤为突出,针对以往的ID标识符分配存在结构层次不明晰,不利于系统扩展,而数据编码解码则存在编程复杂、执行效率不高等缺点,设计了结构层次清晰的ID标识符,设计了精简、执行效率高的数据编码解码方案,将设计应用于航空发动机分布式控制系统中,试验结果表明设计方案能够满足航空发动机分布式控制系统通讯要求。     

离子聚合物-金属复合材料模糊PID控制方法研究

文章针对离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer metal composite,IPMC)的松弛效应,将模糊控制与PID控制相结合设计了模糊PID控制器,实现了其PID的参数自整定功能;采用Matlab/Simulink分别对模糊PID控制系统和常规PID控制系统进行仿真,仿真结果表明,模糊PID控制系统响应时间为0.2 s,远小于常规PID控制系统的1.5 s,模糊PID控制系统的最大超调量比常规PID控制系统降低了74.5%,稳态误差降低了65.6%;采用STC51单片机对模糊PID控制系统和常规PID控制系统进行了IPMC末端输出位移控制实验,结果表明模糊PID控制系统的最大超调量比常规PID控制系统降低了77%,稳态误差降低了49%。该文设计的模糊PID控制系统对IPMC末端输出位移的控制效果比常规PID控制系统有了显著改进,对IPMC材料的应用具有较为重要的促进作用。     

超磁致伸缩微位移执行器控制系统研究

以单片机和上位PC微机为控制核心,设计并构建了利用超磁致伸缩棒开发的超磁致伸缩执行器的计算机闭环控制系统,完成了相应的软硬件设计．结合所开发的超磁致伸缩微位移执行器的结构建立了传递函数模型,针对微位移执行器控制系统进行了数字PID控制器设计,通过实验得出,在不降低其相对稳定性情况下数字控制系统的精度提高,为进一步提高超磁致伸缩执行器的精度、改善整个系统的动态特性奠定了基础．     

基于阀芯位移观测的步进梁速度闭环控制

步进梁由固定梁与移动梁构成。由液压缸驱动的移动梁托起数百吨重的钢坯做矩形运动,使钢坯在炉内加热过程中一步一步地自入炉侧向出炉侧移动。移动梁的运动速度和位移精度非常重要,速度控制不准,移动梁托起或放下钢坯时会发生碰撞损伤步进梁。位移控制不准会造成误差积累,导致钢坯不能正常出炉。因此,步进梁运动速度和位移的准确控制至关重要。文章在分析研究步进梁系统工作原理及数学模型的基础上,采用状态观测器对阀芯位移进行重构,设计了阀芯位移与移动梁速度双闭环串级控制系统,并利用Matlab/Simulink进行了仿真研究。结果表明,与开环控制、单闭环控制相比,双闭环串级控制策略可实现速度的准确跟踪和位移的准确控制。     

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。     

力反馈电液伺服阀线圈余度设计与切换分析

鉴于航空发动机控制系统的可靠性要求,航空发动机数控系统多采用了多余度、多通道的输入、输出结构。因此有必要对典型的执行机构进行多余度设计与分析。通过AMESim仿真软件对此类装置构成的多余度、多通道的控制执行装置的可能结构及所具有的功能与性能,尤其是控制通道的故障、切换性能进行建模与仿真研究。仿真结果表明设计的不带切换开关的电液伺服阀性能更加优越。     

航空发动机鲁棒自适应反演控制

针对航空发动机非线性和不确定性的特点,提出了一种基于神经网络的多输入多输出反演控制方法。采用径向基神经网络逼近系统中的不确定性,在控制中引入自适应鲁棒项,以克服系统中不确定性的影响。在递推过程中,虚拟控制量和实际控制量的求取始终基于Lyapunov稳定性原理,从而保证了闭环系统的一致渐近有界。最后针对某型涡扇发动机非线性模型设计了转速控制器,仿真结果验证了该方法的有效性。     

离心压气机性能影响机理研究及优化

压气机作为航空发动机的核心器件,对发动机的流量和功率影响显著。与轴流压气机相比,离心压气机具有结构简单、制造方便以及单级压比高等特点,十分适用于流量较小、总压比不高的小型涡轴发动机。该文基于Concepts NREC对离心压气机的叶轮和扩压器在规定工况下进行整体设计,并对离心压气机进行三维数值模拟,研究典型参数对离心压气机的影响,对初步设计模型参数进行优化,得到在设计工况下离心压气机的理想模型。研究表明：适当降低进口轮毂比、适当减小叶轮叶根进口角、合理选择叶顶间隙数值和叶轮出口相对宽度对提升压气机的效率和压比有利,优化后的离心压气机效率最高可达0.831,对应压比为8.771,工作裕度为18.44%,效率比初步设计的离心压气机提高了4.79%,压比提高了3.68%。     

重油航空活塞发动机技术路线分析

分析了重油航空活塞发动机的两条技术路线:点燃式(Otto循环)和压燃式(Diesel循环)。点燃式重油航空活塞发动机功重比较高,但是燃油消耗率高,存在爆震、起动困难、电磁兼容性较差、可靠性较低、功率覆盖范围较小等弱点。缸内直喷、气动喷嘴和高能点火技术是点燃式发动机需攻克的关键技术。压燃式重油航空活塞发动机燃油消耗率低、续航能力强、电磁兼容性较好、可靠性高、功率覆盖范围较大,但是功重比较低、振动较大。高功重比、先进电控及燃油喷射、可调高压比增压技术是压燃式发动机需攻克的关键技术。研究了目前重油航空活塞发动机的主要案例,结果表明:点燃式和压燃式方案均是可行的,且各有一些关键技术需要攻克,压燃式技术路线将是未来主流。