航空发动机容错控制系统设计

航空发动机是一个结构复杂、非线性强的多变量控制对象.控制系统的高可靠性是最重要的技术指标之一.而容错控制为提高系统的可靠性、可维护性和有效性开辟了一条新途径.文中介绍了基于航空发动机容错控制的基本原理和方法,研究了控制系统在反馈信号故障情况下的容错控制问题,该系统可以对失效的检测数据做出实时估计并反馈信号,从而达到对故障容错的目的.     

一种硬件监视的关键数据管理算法

为了提高三模冗余容错计算机的故障恢复效率,缩短故障恢复时间,提出并设计实现了一种基于硬件监视的关键数据链表式管理恢复算法,克服了传统容错计算机在故障恢复方面的缺陷.利用系统运行过程中CPU的空闲时间与串行数据交换通道,在不中断系统工作的情况下,对三模冗余容错计算机进行无缝恢复,保证了系统在故障恢复时工作的连续性,同时给出了系统的具体恢复过程和测试结果.实验结果验证了该方法的可行性和可靠性.     

基于ARMA模型的工业电容退化状态研究方法

随着中国制造2025计划的推广,工业电源正处于高速发展期,大型铝电解电容的需求越来越大.电容的故障会令工业流水线中断,产生极大的损失,因此工业电容的寿命预测（RUL）具有重要意义.本文通过对铝电解电容充电状态EIS频谱分析,建立电容的状态的量化模型.根据电容状态量化数据,建立ARMA电容退化预测模型.最后通过美国航天航空局的等效串联电阻EIS频谱数据集进行验证.结果表明ARMA电容退化模型对铝电解电容的状态预测有很大的准确性.     

非平稳过程突发性故障的在线检测与辨识

突发性故障的检测与故障幅度辨识是过程监控和技术过程安全性研究领域的重要 课题.基于线性回归模型参数的容错估计,提出了一组适用于多故障过程脉冲型故障的在线 检测与故障幅度容错辨识的新方法,并利用该方法解决了过程阶跃型故障的检测与辨识问 题.通过理论分析和仿真计算,证实了该方法的有效性.     

交通信号灯故障检测系统设计与实现

针对现有信号灯故障检测装置功能不足且结构复杂的问题,设计了一种基于单片机和GPRS网络的交通信号灯故障检测系统.该系统采用巡回检测和电容充放电的方法采集信号机输出端的电压和电流信息,对信息进行逻辑运算以分析信号灯和信号机的故障,并建立了电容充电时间数学模型,分析充电时间与信号机输出端负载功率的关系,避免使用A/D功率采集电路,简化了电路结构.本系统已作为样机应用于山东省龙口市,应用结果表明系统能有效检测信号机和信号灯的常见故障.     

两种故障时容错实时计算机系统可靠性的分析比较

当容错实时计算机系统中存在潜在故障时,可以分别讨论暂时性故障和永久性故障时系统的可靠性.因为此时系统允许出现瞬时中断.本文以汽车控制系统为例,详细分析了在这两种故障时潜在故障对容错实时计算机系统可靠性的影响,并用MATLAB仿真图对比说明潜在故障恶化系统平均故障前时间.本文也提出了一些改善系统可靠性的方法.     

风能转换系统执行器故障主动容错控制

提出了一种新颖的风能转换系统滑模主动容错控制策略.针对风能转换系统执行器故障,运用预测控制思想和迭代算法,设计了一种故障观测器.在设定的优化时域长度内,利用实际系统与故障观测器的输出差值,通过反复迭代运算,不断地对虚拟故障信号进行调整,使其能有效地拟合实际系统执行器故障,并根据故障观测值实时调整滑模容错控制器结构.未发生故障时,故障观测值为零,系统在滑模控制器控制下稳定运行;执行器发生故障时,运用故障观测值实时调整滑模容错控制项,并用双曲正切函数代替符号函数,消除抖动.仿真实验结果表明,滑模容错控制器下的系统具有良好的容错能力,提高了风能转换系统最大风能捕获效率.     

一种基于数据流分析的故障序列生成方法

故障注入是一种测评容错机制的有效方法,它通过有意识地向目标系统引入故障来加速测试容错机制的试验过程.目前大多数故障注入实验中采用的故障序列都是通过随机抽样获取的,容易造成故障潜伏,从而导致容错机制的评测结果不准确.本文提出一种基于数据流分析的故障序列生成方法.提出<故障注入位置,故障注入时间,故障类型,故障掩码>的单粒子故障模型.在此基础上,通过数据流活跃变量分析计算得出故障注入位置属性,以及定值-引用分析确定了故障注入时间属性.并以PowerPC8548处理器和它对应的Trace模拟器为实验平台,验证了该故障序列生成方法具有90%以上的失效加速比,较好地解决了故障潜伏问题.     

基于对数变换的六相永磁容错电机故障预测研究

研究电力作动系统用永磁容错电机故障预测问题,有利于准确监控飞行器健康状态,为飞机维修提供决策支持;TS(2*2永磁容错电机特征信号复杂无序,传统灰色模型故障预测精度不高,基于此,提出一种新的故障预测改进方法;TS(2*2首先对原始故障能量特征序列进行对数变换处理,对序列进行一次累加生成,建立GM(1,1)灰色模型,最后将得到的拟合还原成模拟值,得到预测数据;TS(2*2结果表明,故障原始序列经过对数函数变换处理后,预测误差相比于未经处理的基本灰色模型降低了4.63%,预测精度提高到96.5%以上,有效提高了永磁容错电机的故障预测精度。     

带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒滑模容错控制

由于海洋工作环境具有复杂性和不可预测性,船舶动力定位系统的可靠性一直备受关注.针对带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒容错控制问题展开研究.首先,建立更一般且统一的推进器故障模型,该模型能全面描述推进器失效、卡死、中断3种故障情形;然后,设计一种不依赖故障检测模块(FDI)和故障信息上下界的自适应滑模控制器, 其中自适应机制用于在线估计故障信息和未知外部扰动的上界,基于李雅普诺夫稳定性理论和滑模控制理论,所设计的自适应滑模控制器能保证船舶动力定位系统在有推进器故障发生和海洋环境外部有界扰动存在情况下的所有信号一致有界;最后,在一艘过驱动船舶模型上进行仿真,其结果验证了所设计方法的有效性.     

基于LabVIEW和DAQ的导弹通用测试平台设计与仿真

针对空空导弹检测设备的发展现状,设计了基于LabVIEW和PC-DAQ的机载导弹通用测试平台.硬件采用模块化设计,侧重设计了信号调理电路,主要包括取有效值、过零比较、隔离放大电路和滤波等电路.软件设计主要实现了利用CIN图标调用VC++驱动程序以及利用CLF节点实现可供LabVIEW直接调用的动态库DLL文件的编制与调用等技术,完成了虚拟面板、系统控制、数据采集处理和显示存储等程序的编制,最后还实现了远程网络监控功能,可以方便地进行远程实时测试和故障诊断.仿真实验表明,所设计的测试平台提高了导弹检测设备的模块化、标准化、通用化,具有性价比高、操作简单、易于升级等优点.     

车联网多传感器自供能系统储能稳压电路设计

本文针对轮胎内传感器的无线供电问题,重点设计了接收端模块中储能稳压电路。基于电磁共振发射原理,接收端接收到电信号经整流稳压后,为超级电容储能单元充电,此时超级电容停止放电;当无线电能接收中断时,则改由超级电容存储电能向后续电路输入。实验结果表明:当充电电流最大不超过1A时,由0.4V充到额定电压2.7V,并稳压在5V左右,使后续电路能正常工作,满足本系统对充电时间以及储能稳压输出的需求。     

Energy harvesting from far field RF signals

In this article, an alternative source of energy harvesting is proposed. It is based on the concept of charge pump electronics circuit and radio frequency (RF) signal amplifier. The RF signals are acquired by the Dickson charge pump circuit, amplified, and converted into a desired DC signal. To ensure the maximum power extraction, the proposed energy harvester circuit includes multiple circuit level approach. The diode‐capacitor charge pump generated the step‐up stage in the system. The proposed idea is designed and implemented using a suitable hardware successfully. Initially, the designed circuit is simulated and tested using the MultiSim software and then hardware implemented to obtained the desired 1‐5 V DC signal. The presented circuit can be used in various applications such as electronic devices charging, power supply, energy harvesting, etc.     

固体火箭发动机电容充电式点火控制系统设计

点火控制系统是某型发动机地面系统的重要组成部分,主要用于完成发动机的常态安全保护和点火控制任务。为优化系统性能,对电容充电原理和充电电路参数计算方法进行了研究,设计了电容充电式点火控制系统,解决了传统发动机点火电路应用大容量电池或电源模块来实现点火控制所带来的设备体积庞大、质量沉重,不便应用于便携式地面系统的问题,不仅可利用电容的瞬间放电能力准确实现对发动机的点火控制,还大大减少了点火电路的质量和体积,有效提高了系统的机动能力,大大扩展了系统的应用范围。     

基于Simulink的太阳能高效充电控制器设计

针对太阳能充电转换效率较低的问题,设计了基于Simulink的太阳能充电控制器,以提升充电效率。综合比对现行方案与太阳能充电的客观影响因素,选择Buck-Boost电路作为充电器的转换电路,采集太阳能电池板的电压、电流信号,经由STM32进行分析处理,依据模糊控制算法输出对应的PWM信号,来控制充电电压。经过理论分析及Simulink仿真,表明该控制器可以采用模糊控制算法依据采集信号输出对应的PWM控制信号,使充电电压和电流始终保持在最佳充电曲线附近,不仅保护了蓄电池,同时大大提升了太阳能充电效率。     

抗拖曳式干扰导弹测试系统的构建

根据具备抗拖曳式诱饵干扰雷达型空空导弹的技术特点,给出了导弹测试系统的构建思路、系统应包含的单元、各单元功能、系统工作过程和原理,并对雷达信号模拟器、拖曳式诱饵模拟器的设计方案和工作过程进行了详细阐述.     

复杂装备故障预测与健康管理体系结构研究

PHM是基于CBM概念的一种新技术,对提高复杂装备的维修保障能力和减少维修保障费用有着重大意义;文章以复杂装备为研究对象,针对其PHM系统设计的首要问题———PHM体系结构进行了探索,提出了适合复杂装备的PHM总体结构和相应的硬件、软件系统结构,并在此基础上结合现行的三级维护体制提出了基于Web的防空导弹装备PHM总体结构。     

空空导弹飞控软件研制中的虚拟样机应用

飞控软件已成为先进数字化空空导弹研制的关键,如何对嵌入式飞控软件进行验证是空空导弹研制的焦点。随着虚拟原型技术在空空导弹飞控系统的应用,该文定义并论述了空空导弹飞控系统虚拟样机的组成以及功能,指出它是先进数字化空空导弹飞控软件重要的核心支持平台技术。结合一个基于空空导弹飞控系统虚拟样机的动态仿真系统的开发,论述了其关键技术以及解决途径,进行了基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真,给出了仿真结果。实践表明,全数字的基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真已经成为研制数字化导弹的必须经历的阶段,其应用将大大缩短设计周期,保证飞控软件设计的质量与可靠性。     

弹载遥测防毁采编存储系统的设计

在航天航空的导弹数据采集领域中,针对遥测系统受环境因素影响较大,检测区域存在的"黑障"等问题,设计一种将遥测系统与防毁记录仪相结合的弹载遥测防毁采编存储系统;该系统通过设计防毁记录仪的内外层防护结构保证系统的抗高冲击性和稳定性;硬件方面通过设计56路模拟量信号的调理电路、模数转化电路以及多路RS422、LVDS数字量信号的光耦隔离式接口电路,实现多通道高压模拟量的采集和数字信号接收的功能;软件方面通过对系统总体逻辑设计及遥测发送模块的设计,实现对数据的采集、存储、发送与读取;最后通过实验测试,表明系统能够实现对多路高压模拟信号的采集以及数据准确完整回读的功能,保证了导弹飞行数据的正确性与完整性.