连铸拉速扰动前馈补偿控制传递函数辨识研究

结合连铸传热特点及建立的三维动态凝固传热模型,设计拉速扰动前馈控制器并辨识传递函数,以改善铸坯表面温度的控制质量。在确定控制通道和扰动通道传递函数矩阵结构的基础上,以传热系数和拉速的阶跃变化为输入激励,铸坯表面温度为输出响应,采用阶跃响应曲线和最小二乘法对传递函数辨识。仿真结果表明,传递函数频率响应曲线的增益和铸坯表面温度与目标温度偏差均减小,控制质量得到提高。     

BUCK/BOOST转换器小信号建模与稳定性分析

利用电感电压平均近似和电容电流平均近似的方法,建立了连续模式(CCM)下电压控制型BUCK/BOOST结构DC/DC转换器的线性模型,实现了非线性向线性模型的转化.采用此模型得到的控制到输出的传递函数与采用状态空间方法得到的传递函数一致;在此基础上基于Matlab工具对不同补偿网路的频域特性进行了仿真,仿真结果表明双极点、双零点补偿后的系统稳定性能最好.利用Hspice时域仿真验证了频域分析结果的正确性.     

聚合物板材加热过程温度分布热电模型研究

在热成型工艺中,聚合物板材再加热过程中的温度分布直接影响到成品的质量。基于影响温度分布的3种传热方式,即热传导、对流传热和辐射换热,寻找电系统与热系统间的相似特性,利用热电模拟方法对加热过程中聚合物板材的温度分布进行了研究。以PVC板材为例,利用软件EWB对该模型进行仿真,并对仿真结果进行分析比较,得到了板材温度分布的影响因素,与实际板材加热时温度分布结果一致。     

长圆筒壁热学传递函数建模研究

在线性导热系统动态特性的理论研究中引入传递函数概念,提出了长圆筒壁热学传递函数的理论计算方法.用热学传递函数分析了长圆筒壁的导热动态特性.发现长圆筒壁热学传递函数可以全面描述圆筒壁的动态导热特性,为对传热问题的分析提供了方便.     

二阶系统动态特性的时频虚拟测试

为评价控制系统的动态性能，基于二阶系统传递函数和频率特性以及时频域性能指标编程算式分析，阐述了在虚拟仪器软件平台LabVIEW上构建二阶系统动态特性时频测试系统的设计思想，介绍了该测试系统软面板设计和流程图的编程过程．构建的二阶系统动态特性时频虚拟测试系统获得了系统快速性、平稳性和稳定性性能参数的实际测试。     

油田超深井射孔器材测试模拟器的模型研究

建立了油田超深井射孔器材测试模拟器的非稳态传热过程数学模型,对其温度场的分布情况进行了仿真,了解该对象的动态特性,为釜内油温的高精度控制方案的设计提供了理论参考.     

蒸汽管道的传递函数及工程应用

研究了蒸汽管道的传递函数求解方法。建立了描述蒸汽管道动态响应的分布参数微分方程，采用新方法，经拉普拉斯变换将系统由时域转变到频域，进而直接求解和获得描述其动态响应的传递函数。给出了一般解法和它们的近似解。当用于工程控制系统时，可以获得系统的开环和闭环传递函数，经仿真计算可进而求得动态响应曲线。     

直动式海水液压溢流阀的稳定性能分析

基于一种直动式海水液压溢流阀的结构以及数学模型展开了相关的数值分析.首先,采用现代控制方法获得该阀的状态方程,并结合经典工程控制理论获得溢流阀的传递函数模型;其次,采用Routh稳定性判据对阀的稳定性做出了判定,并做了相对稳定性分析;最后,通过仿真分析获得了该阀的动态特性曲线以及上升时间等动态特性参数,同时对阀在脉动流量输入条件下的动态性能进行了仿真.仿真分析结果表明,该海水溢流阀稳定性能满足要求,且有比较强的环境适应性.     

复合储能源Boost变换器建模及多项式控制

为提高用电设备所需的快速动态响应特性及变换器工作可靠性,采用多项式控制方法,研究复合电源储能系统Buck/Boost变换器的控制策略.分析了复合电源两通道交错并联磁集成Buck/Boost变换器的Boost工作模态,采用扰动法建立变换器动态小信号模型,得到占空比到电感电流的开环传递函数.设计了多项式能量管理控制器并对其参数进行整定.研究结果表明:多项式控制策略与传统PI控制方式相比,更能优化控制主电源与辅助电源间的功率分配,提高了控制系统的稳定性及动态特性.研究结论有助于双向变换系统有效控制的实现.     

非对称阀控制非对称缸的分析研究

提出了非对称阀控制非对称缸的概念 ,并对传统的负载流量和负载压力重新进行了定义 ,依此对非对称阀控制非对称缸的静态特性和动态特性进行了分析 ,推导了其传递函数及方框图 ,其推导过程对此类伺服系统的设计具有积极的指导意义     

复合板传热动态特性的逼近研究

通过定义指数算子p～,对文献[1]中给出的复合板传热的传递函数的结构做了进一步的研究。将以超越函数表达的热传导传递函数表示成了幂级数的形式,并证明了该幂级数的一致收敛性。该形式具有简洁的特点。利用幂级数表达的传递函数,可以得到传热传递函数不同阶次的近似表达式,便于工程实时控制和性能分析等选用。     

管带式汽车散热器特性仿真

以管带式汽车散热器为研究对象,提出了基于散热器微元结构的动态传热模型,把散热器传热过程分为水侧传热、翅片管传热和空气侧传热三部分。建立了管带式汽车散热器传热及阻力特性的数学模型,并在MATLAB／SIMULINK环境中建立了其仿真模型,进行了仿真值与试验值的比较。结果表明,仿真结果与相应的管带式散热器试验数据基本一致。     

间冷式冰箱箱体模型研究

间冷式电冰箱箱体结构中存在流动换热的结构，这一特点决定了该类电冰箱箱体模型的建立与求解有别于直冷式，通过结构分析，提出简化边界条件的处理方法，并采用ｚ传递系数求解空气循环冷却系统的动态换热。模型的计算结果与针对性的实验结果吻合较好，为间冷式电冰箱的系统动态仿真奠定了基础。     

地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,在考虑埋管流体温度的沿程变化及U型管2支间热干扰的基础上,基于能量平衡建立了钻孔内U型埋管的稳态传热模型.用所建U型埋管传热模型对地源热泵系统的运行特性进行了动态模拟,得出了埋管出口流体温度、钻孔瞬时壁温、单位埋管吸热量及热泵COP随运行时间的变化规律.所建埋管模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.     

混合冷剂在竖直矩形小通道内上升流沸腾换热模拟

为研究板翅式换热器流道内混合冷剂沸腾换热规律,建立了竖直矩形小通道内混合冷剂沸腾换热数学物理模型;基于理论推导的汽液相界面交互深度确定方法,采用CFX双流体模型模拟分析了混合冷剂在竖直矩形小通道内上升流沸腾换热规律,并与文献已有经验关联式进行对比分析. 结果表明:由于混合冷剂物性影响,沸腾换热系数随干度增大而降低;由于对流沸腾和核态沸腾换热机理共同作用,沸腾换热系数随质量流率、热流密度增加而增大;同时,模拟与经验关联式对比结果表明,Lazarek换热关联式计算结果与模拟吻合较好,其误差在±15%以内,将其应用于估算竖直矩形小通道内混合冷剂沸腾换热系数具有较高可靠性.      

大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

嵌入制热材料的自制热导线防冰

为了解决现有高压输电线路防冰技术的不足,提出了一种能实现防冰功能的自制热导线设计方法,简要介绍了其防冰的原理.根据传热学分析了导线传热机理,并对覆冰环境进行热平衡分析,建立了导线温度场方程,提出了自制热导线临界防冰电压计算式.应用有限元分析软件对自制热导线进行热学稳态仿真,结果验证了导线温度场方程和临界防冰电压计算式的正确性.研究了环境对导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的影响规律.结果表明:风速和环境温度是影响导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的主要因素.     

发动机排气取热换热器动态特性分析

根据建立仿真模块的研究思路，将整个发动机排气余热取热换热器(板-板换热器)划分为多个小的换热器微元，建立微元模型，利用仿真模块连接的方法，将微元模型连接，求解整个换热器的动态模型并进行计算机仿真。给出了冷边空气出口温度随热边排气温度、排气流量的变化规律。为余热空调系统的研究奠定基础。     

由矩阵奇值分解确定热工过程的动态数学模型

热工过程的动态数学模型通常通过现场试验作出它的阶跃响应曲线,然后从阶跃响应曲线得出近似传递函数。本文利用阶跃响应数据组成Hankel矩阵,通过对矩阵的奇值分解,确定模型的最低阶次,并进一步求出过程的离散状态模型。用这种方法获得的动态数学模型具有很高的精确性,文中应用这种方法对几种典型热工过程进行了运算。     

基于FEM及KIVA的内燃机耦合部件传热建模

为了更为准确地对内燃机耦合部件三维燃烧过程进行模拟,开发了一种内燃机燃烧室耦合部件三维传热有限元法（FEM）计算程序.建立了内燃机气-固传热模型;通过将该模型应用于KIVA程序,可获取用于有限元计算的燃烧室壁面的三维瞬态燃气温度分布及对流换热系数分布.以汽油机LJ377MV为例,计算了内燃机耦合部件的稳态温度场及瞬态温度场,结果表明：壁面附近瞬态温度边界条件的不均匀性对内燃机耦合部件稳态温度分布及瞬态温度波动有着重要影响.