最佳数字控制系统的设计及仿真的通用程序

本文介绍了按照最小调节时间进行设计(即按有波纹最少拍和无波纹最少拍系统设计)的计算方法和BASIC通用程序。本程序对数字控制系统的离散部分和连续部分分别采用不同的方法予以处理。数字控制器用差分方程表示,连续部分用离散相似法计算。这样不仅使算法简单,具有通用性,且计算速度快。只要先求出广义对象(包括零阶保持器和被控对象)的脉冲传递函数,并写成标准形式,采用人机对话,利用本程序就可自动设计出在各种典型输入信号(阶跃、速度、加速度输入)作用下的最佳数字控制器,并可求出系统的时域响应;它可设计有波纹最少拍系统也可设计无波纹最少拍系统;可计算无数字控制器的采样系统时域响应,也可计算连续系统的时域响应。为数字控制系统的设计、分析提供了很大的方便。也为今后直观教学提供了很好的条件。     

磨削表面波纹度的若干影响因素

本文对外圆切入磨削过程中工件表面的波纹度进行了试验研究,讨论了磨削参数(砂轮速度、金属切除率、速比)、砂轮特性和修整用量对工件表面波纹度的影响,并在试验的基础上建立了磨削参数与工件波纹度之间的经验公式。研究表明,速比对工件波纹度有较明显的影响,砂轮特性和修整用量对工件波纹度也有一定的影响。     

平直-波纹翅片椭圆管外空气流动与传热特性的数值研究

利用三维稳态湍流数值模拟方法,研究了物性参数为常数的空气在波纹翅片椭圆管和4种不同结构参数的平直-波纹复合翅片椭圆管换热器翅片间的换热与流阻特性,揭示了空气进口流速(或雷诺数Re)、平直-波纹复合翅片中波纹段占有比例以及所处位置对翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp和翅片管综合换热性能因子j/f影响的规律。结果表明,复合翅片中波纹段所处的位置对换热强度的影响显著,但对流动压降(Δp)的影响甚微;复合翅片中波纹翅片所占比例的多少是影响Δp的关键因素;翅片宽度方向平均Nu(x)的变化主要发生在翅片起始段,不同结构翅片末段的Nu(x)值相差很小,但此处的波纹翅片却会使总压降增加,即翅片末段宜采用平直翅片;几种翅片椭圆管换热器的综合性能j/f均有最佳值产生,起始段为6个波长波纹翅片与末尾段为8个波长的平直翅片形成的复合翅片椭圆管换热器的综合性能最佳。研究结果将对翅片管换热器的选型设计提供理论指导。     

波纹深度对波纹管气动噪声特性的影响

基于大涡模拟(large eddy simulation, LES)和FWH声比拟方法,仿真计算了波纹管气动噪声的三维模型,结果与理论值和实验测量相符合。对波纹深度进行了参数化计算分析,结果表明：(1)空气流过波纹管时,在波纹节点处绝对压力出现极大值,在波纹腹点处出现极小值;(2)随着轴向距离的增加,气动噪声的表面声压时均值增大;(3)随着波纹管波纹深度的增大,声压级和功率谱密度均值呈现先增大后减小的趋势。其数值计算方法对管道噪声处理有潜在应用价值。     

波纹度偏差对高负荷压气机叶型的影响

基于对压气机叶片局部加工质量的分析，针对描述波纹度的关键参数，提出了描述波纹度加工偏差的正弦函数数学模型。该模型针对叶片加工型面存在的“微小波纹”现象，用幅值、频率和初始相位高效直观地体现了波纹度的波纹高度、波纹宽度和波纹初始相位参数。以某发动机高负荷叶型为对象，采用数值模拟手段研究了波纹度偏差关键几何参数对压气机高亚声速叶型气动性能的影响规律及机理。结果显示：在波纹宽度与起始相位相同的前提下，攻角范围会随着波纹高度的增加而减小，叶背局部波纹高度增加会导致流动损失增加；加工质量差的波纹高度大且波纹宽度小的叶型性能退化最严重，Ma=0.8时损失系数相较于设计叶型至少升高24.2%。根据文中结果对现有加工工艺提出两点建议：其一，叶背波纹高度较小和波纹宽度较大，若能保证其中之一，能使得叶型性能下降程度不显著；其二，可根据叶型的低损失攻角范围选择性接受叶背起始加工偏差状态。     

建筑造型对悬挑屋盖风荷载的影响

通过同步测压刚性模型风洞试验,对设置不同建筑造型悬挑屋盖的风荷载特性进行了研究,讨论了肋条高度、波纹间距对该类屋盖风荷载的影响.结果表明:在所选参数范围内,肋条高度对悬挑屋盖风荷载的作用机制影响不大,但当来流与屋盖波纹呈一定夹角时,波纹间距将在一定程度上改变屋盖波纹部分风压的作用机制,该部分风压功率谱及屋盖正压达最大时的风向角均发生变化.肋条高度对悬挑屋盖最不利负压(0°风向角)影响很小,但随着屋盖肋条高度的增加,屋盖最大正压(110°风向角)逐渐减小.最不利负压工况(0°风向角)时,屋盖平底、波纹部分风压均对波纹间距不敏感,最不利正压工况(130°风向角)时,随着波纹间距的增加,屋盖平底、波纹部分风压均减小,尤其是波纹部分.     

矩形钢管混凝土波纹腹板组合梁局部受压承载力研究

利用数值模拟方法对矩形钢管混凝土-波纹腹板组合梁(RCFTFG-CW)的局部承压承载力进行研究。建立了在集中荷载作用下RCFTFG-CW与波纹腹板工字形梁(IG-CW)腹板发生局部承压破坏的有限元分析模型。通过与相关文献结果对比,验证了有限元模型的可靠性。利用验证后的有限元模型研究了RCFTFG-CW的局部承压承载力、应力发展过程以及荷载作用位置对承载力的影响。分析了几何尺寸、材料特性、荷载作用长度(沿梁跨度方向)以及波纹展开长度和波长的比值对RCFTFG-CW局部承压承载力的影响。在参数分析的基础上,提出了RCFTFG-CW的局部承压承载力的设计表达式,并利用有限元分析结果验证了公式的准确性。结果表明,与IG-CW相比,RCFTFG-CW具有更高的局部承压承载力;RCFTFG-CW的局部承压承载力分别与钢管混凝土上翼缘等效惯性矩的1/4次方、腹板厚度、波纹展开长度与波长的比值、荷载作用长度呈线性增长关系;所提出的计算公式能够精确预测RCFTFG-CW的局部承压承载力。     

脉动流下贝塞尔曲线型波纹壁通道流动传热特性研究

为探究波纹壁结构和脉动流耦合作用下通道内流动强化换热的时空效应,基于贝塞尔曲线线型多变、灵活、易控制的优势,设计出3种壁面型线的波纹壁通道,并对比分析了3种波纹壁通道在不同流动及脉动参数下的流动换热特性以及设计因素的作用机理。研究结果表明：湍流状态下(雷诺数为5 000、10 000和20 000),迎流面积最小的模型2通道流动阻力最小,同时具有凹陷和凸起结构的模型4通道强化换热效果最佳;随脉动频率(2～20 Hz)的增加,3种模型通道的综合热性能先增再减,而随着脉动振幅(0.1～0.9)的增加,3种模型通道的综合热性能先增加再小幅度减小;在脉动流和壁面结构的共同作用下,热边界层的发展在结构单元尺度范围内被进一步破坏,高温工质区域沿流向间断分布。脉动流下波纹壁通道内流体扰动的时空耦合效应显著提升了通道综合热性能,为解决狭窄通道内部过热问题提供有效的途径。     

表面波纹度几何特征的分析

本文在分析表面波纹度和粗糙度几何特征的基础上,提出没有必要寻求一个截然分离表面波纹度和粗糙度参数的看法。采用文中提出的模糊数学分析方法,建立表面波紋度隶属函数的數学模式,并按数学模式设计的表面波纹度测量仪,它不仅能获得分离的波纹度成,而且能测得符合实际表面的波纹度值。     

不同参数对同轴布喇格结构频率响应的影响

基于多模耦合理论,对影响低频(15 GHz)单模和高频(0.35 THz)耦合模式同轴布喇格结构频率响应特性的参数进行了比较研究.结果表明,初始相位、波纹周期、加窗技术、开槽深度、开槽形状、波纹壁的加坡度方式和坡度角以及结构长度等参数,对同轴布喇格结构频率响应特性都有影响.一般设置内外导体波纹相位差为180°,且内外导体波纹周期相同;加窗技术可很好地抑制残留边带;改变开槽深度、开槽形状、加坡度方式以及结构长度可以改变同轴布喇格结构的频带宽度和反射率,尤其对于高频耦合模式,其工作模式和竞争模式受参数影响的变化规律不同,根据这些特点可以按照实际需要选择合适的参数,提高模式的选择性,改善同轴布喇格结构的性能.     

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.     

某型航空发动机仿真控制器调节计划实现

为了解决某型航空发动机的调节计划问题,介绍了某型发动机数字控制器的各种调节计划,论述了系统中数字控制器的调节计划并进行了仿真.该仿真系统既是为发动机电子控制器提供一个仿真的环境,也可以作为控制器算法的验证平台,即用一个控制算法与该仿真平台相连,使整个系统可以工作,并使平台能够实现数据的通信与转换,计算结果可用来评定该控制算法的性能.系统采用与真实电子控制器相同的控制算法来模拟电子控制器.     

控制时滞与测量时滞采样系统的最优扰动抑制

研究在持续外部扰动作用下,具有控制时滞和测量时滞的采样线性系统前馈-反馈最优扰动抑制控制器设计问题.首先将采样系统离散化为时滞离散系统,再利用模型转换将时滞离散系统转换为无时滞系统;对转换后的系统设计前馈-反馈最优控制器,证明其存在唯一性;通过求解Riccati矩阵方程和Stein方程,设计含控制记忆项的最优控制律,利用控制记忆项补偿时滞对系统产生的影响;然后通过构造降维状态观测器解决前馈控制物理不可实现以及状态不完全可测的问题.最后通过仿真示例,证实运用模型转换方法所设计的最优扰动抑制控制器,能够有效地补偿时滞给系统带来的影响,并实现扰动抑制.     

一类耦合时滞复杂动态网络的分布采样同步

基于分布采样控制策略研究具有耦合时变时滞的复杂动态网络(Complex Dynamical Networks,CDNs)的状态同步问题.引入时间依赖的Lyapunov函数分析同步误差系统的稳定性.运用Jensen不等式处理积分项,并结合凸组合技术,建立了具有较少保守性的分布采样同步判据;并给出了设计具有最小耦合力的分布采样同步控制器的迭代算法.与已往文献结果相比,本研究所得到的判据放宽了采样区间的上界,降低了保守性.最后,通过两个数值实例验证了所提方法的有效性.     

用于未记录CD-R光盘的二级高精度主轴恒线速控制方法

为了解决CD-R盘片测试仪中,对未记录CD-R盘的高精度主轴恒线速控制问题,提出了一种基于数字P ID(比例积分微分)和锁相环的二级高精度主轴恒线速控制方法。该方法用从CD-R盘上读取的摆动时钟信号作为控制反馈量,结合了数字P ID的快速性和锁相环的高精度,使用数字P ID控制光盘主轴电机快速接近一倍恒线速,之后切入锁相环实现高精度恒线速控制。对二级高精度主轴恒线速控制方法进行了研究,合理选择了控制参数。仿真和实验结果表明,系统调整时间优于0.2 s,控制精度优于0.03%,完全可以满足CD-R盘片测试仪的需要。     

外骨骼机器人手指鲁棒跟踪控制

基于外骨骼机器人手指系统动力学,提出了机器人鲁棒μ控制器的设计方法。分析了系统模型的不确定性,将负载动力学作为系统的反馈不确定,建立了合理的被控对象标称模型。基于高速DSP实现鲁棒控制器的数字化,在μ控制器设计和数字实现过程中考虑了机器人系统的计算延时。通过实验评估采样延时对机器人控制器鲁棒性能的影响。实验结果表明,μ控制器能够抑制干扰和模型不确定对机器人系统的影响,系统具有很好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

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．     

仿人智能控制器的研究及工程应用

本文介绍了仿人智能控制器的适用范围和基本算法,提出了改进的仿人智能控制器即九点控制器的优化控制策略。通过对工程设计中温度的控制方案设计,比较了九点控制器与PID控制器算法对系统动态性能的影响。九点控制器算法简单、系统响应速度快、参数整定简单,特别适合于无数学模型的控制对象。九点控制器的参数可进一步优化,从而转化为九点五态控制器。     

教学机器人通用智能控制器的开发

介绍了研制开发的一种用于控制各种教学机器人的通用智能控制器。该控制器由MCU系统电路、键盘与显示系统电路、数字量输入电路、模拟量(A/D转换)输入电路、控制输出电路、串行通讯接口电路组成。它不仅资源开放、通用性强，而且控制功能齐全、技术全面，是一种集教学和开发于一体的多功能智能控制器。它的出现为机器人教学及研制提供了一个较为理想和方便的实验开发平台。     

无位置传感器无刷直流电机数控调速器设计

本文在分析无位置传感器无刷直流电机反电动势检测方法的基础上,设计了硬件检测电路和基于单片机的无刷直流电机数控调速器,并介绍此数控调速器的检测及控制单元,并详细介绍了此控制方案的反电动势检测方法的实现以及单片机生成PWM信号控制驱动桥路的设计,设计中还添加了配套的上位机软件。经验证,调速器能够完成电机调速、电源电压欠压保护、过流保护、速度显示以及上位机控制等一系列功能。