基于控制律的电加热防除冰系统设计与验证

飞机结冰严重危害飞行安全,电加热是容易控制、低能耗的飞机防除冰技术,由于飞机上电能受限,高效的控制律电加热设计和验证是飞机防除冰设计的关键.为满足大型结冰风洞电加热试验要求,研制了工程实用的基于状态机的控制律电加热防除冰控制系统,完成了控制律电加热防除冰系统的硬件和控制软件开发,实现了多个电加热回路电流按照控制律要求同步接通/断开.利用结冰风洞试验对不同控制律电加热防除冰的有效性进行了验证,电加热防除冰控制律设计达到了技术要求.系统已经应用到结冰风洞试验中,是电加热防除冰试验的重要设备.     

直升机防/除冰试验云雾控制系统设计

云雾控制系统是直升机防除冰试验中最重要的系统之一,其性能好坏、控制精度准确与否直接关系着直升机防/除冰试验的成败.重点介绍了一种直升机防/除冰试验云雾控制技术,阐述了云雾参数控制的指标、控制原理;然后介绍了云雾控制系统软硬件设计;最后说明了本次控制的先进之处,采取各路水路进行单独PID控制方式,消除每路由于水路带来的重力压差问题,通过水路气路在结构上和设计上独自分开控制,解决水气压力相互耦合的问题,最终实现了水气压力值的精准控制和中等结冰模拟云雾状态环境.     

推力矢量试验设备分段精确控制方法研究

推力矢量试验装置是进行战斗机过失速机动和直接力控制模式超机动能力试验的装置;结合推力矢量试验装置的特性,推力矢量试验需要对多路高压、大流量气流进行精确的流量控制;通过推力矢量试验装置的特性分析,提出多模型控制的策略;针对不同阶段的特点和控制任务要求,分别采用基于专家系统、智能PID以及补偿解耦等控制策略,实现高压、大流量条件下的高精度流量控制;从调试运行结果看,流量控制精度达到3‰～5‰的水平,满足了推力矢量试验的对流量精准度的要求.     

基于广义预测控制的常压加热炉先进控制技术应用研究

常减压蒸馏装置是石化行业的龙头装置,同时也是能耗大户。因此,有效优化常减压装置,优化常压炉温度控制对提高经济效益,节能减排具有重要意义。本文根据某石化公司常减压蒸馏装置的生产实际,提出了一种基于广义预测控制技术的先进控制算法。广义预测控制算法是一种基于模型的控制算法。首先通过收集分析历史数据,测试各数据的关联规律来建立系统的数学模型。运用所建数学模型,通过对支路温度、流量,终温等变量的过去值、现在值的计算,得出被控变量的未来预测值,以此达到预测控制的目的。同时,多支路换热往往会出现各支路温差较大的现象。通过支路平衡技术,利用对各支路流量和瓦斯加热气的控制,实现各支路温度相近,温差极小的目的。为预测控制的有效实施,提供更加稳定的工况环境。通过对广义预测控制、提降量控制技术以及支路平衡控制技术等先进控制技术的工程应用,提高了常压加热炉装置的生产性能。效果表明该方法提高了常压加热炉的鲁棒性,减小了各换热支路的温差,降低了常压加热炉流量波动对生产的影响,有效促进了生产稳定和效益提升。     

动力学解析的四轮全向移动机器人电机解耦控制

四轮全向移动机器人是一个复杂的非线性、强耦合的机械系统,各轮驱动电机间存在强耦合现象,很难取得理想的控制效果。针对这一问题,提出一种基于动力学解析的多电机控制系统解耦方法。通过对四轮机器人的动力学解析推导出四轮转速与其驱动力矩间的状态方程,获得各电机输入输出量之间的耦合关系,在此基础上依据控制量一致思想设计解耦控制器,解决了传统参考模型解耦方法不能兼顾控制性能和解耦性能的问题,实现了四路电机的独立控制。仿真结果显示,该方法能够有效地减小控制系统各变量间的相互耦合作用,每路电机均很好地跟踪了各自的输入,解耦效果好。     

水洞超空泡人工通气控制系统设计

在水下航行体人工通气超空泡技术研究中,为了形成精确可控的超空泡形态和模拟航行体的尾部喷流,需要精确控制多路气体流量;从水洞实验实际需要出发,搭建人工通气流量控制系统总体方案,建立系统的机理模型,完成系统控制算法的综合,并基于LabWindows/CVI软件平台对系统测控软件进行模块化设计;仿真计算结果表明,所设计的自动控制系统可实现对通气流量的精确控制,且动态过程中系统响应平稳,控制品质良好;系统为水下航行体超空泡形成机理及空泡形态研究提供了可靠的实验平台。     

一种模糊解耦控制系统的设计与仿真研究

实际工业过程中大量存在多变量、非线性、时滞、耦合系统,使得控制系统设计十分困难。为了解决工业过程中如精馏塔常见的温度控制系统,存在的多变量耦合问题,为解耦控制系统,提出了一种新的解耦方法,即利用模糊规则进行解耦。这样可以借助于操作工的经验及简单的参数测试,构成系统所需的信息,开辟了解耦控制的一条新途径,避免了精确数学模型的辨识和解耦器的精确计算。并采用预估PI控制器,对系统实施控制。仿真结果表明,采用的新型模糊解耦方法具有较好的解耦能力且简单、易行,有较强的鲁棒性。     

多变量反馈解耦控制系统研究

针对某燃烧系统中温度、流量耦合的特点,基于两种典型的解耦系统结构,设计了一类前置反馈补偿解耦控制和PID控制相结合的控制系统。仿真结果表明,该解耦方法基本消除了系统间的耦合作用,提高了经典解耦控制系统的动态性能。     

冻结站中盐水流量和温度的模糊解耦控制

针对现有冻结站盐水流量和温度控制方法存在控制精度低的问题,提出了一种盐水流量和温度的模糊解耦控制方法。首先根据盐水流量和温度控制精度的不同,采用模糊控制法对流量和温度进行模糊控制;然后分析和研究盐水流量和温度间的耦合关系,采用解耦控制法对模糊控制输出的流量和温度进行解耦控制。仿真结果表明,该控制方法无需对盐水流量和温度建立精确数学模型,可实现盐水流量和温度的解耦控制,控制精度高。     

基于C8051F920的超空泡通气系统压力控制研究

为了形成精确可控的超空泡形态,在超空泡技术研究中,需要精确控制多路气体流量.提出了以压力直接控制,实现流量间接控制的通气系统控制方案,建立了通气系统的数学模型.提出了通气系统的控制算法,对压力控制环和阀芯开度控制环分别采用比例积分算法和比例算法实现控制压力的目的.以C8051F920单片机为控制器核心,采用压力传感器作为传感元件,调节阀为执行元件,设计出一套压力控制的硬件和软件系统.仿真结果表明,所设计的控制系统鲁棒性好,响应速度快.系统为水下航行体超空泡形态研究提供了可靠的试验平台.     

引射式跨声速风洞流场控制软件设计

目前提出的引射式跨声速风洞流场控制软件抽气端压力过大,导致排气阀气流排气速度变化过于剧烈;设计了一种新的引射式跨声速风洞流场控制软件,在风洞的控制程序中引入了马赫数和雷诺数,对控制质量进行试验检测,以实现风洞系统能够达到更精准快速的控制水平;在风洞流场控制系统中引入了解耦系统,对风洞测试各部分参数进行解耦筛选,提高各参数的准确度,有利于控制系统实现精准控制;实验结果表明,设计的引射式跨声速风洞流场控制软件能有效降低引射式跨声速风洞流场控制软件抽气端压力,使排气阀气流排气速度处于稳定状态。     

自动化发动机气道稳流试验系统的研制

为了提高发动机气道气体稳流性能试验的精度和效率,研制了自动化程度较高的气道稳流试验系统。PLC精确控制气门升程和气道压降;基于Lab Windows／CVI虚拟仪器技术,开发试验监控平台,能通过采集压力、温度、流量等参数自动给出气体流量系数、涡流比等气道性能参数;通过数据分析和数据库功能,给气道-气门-气缸系统稳流特性改进与设计提供试验依据和经验指导。进行了某柴油发动机进气道的稳流试验,试验过程和试验结果表明该试验系统操作流程简单,数据测试精度较高。     

暂冲式高速风洞连续变速压颤振试验流场控制系统研究

相对于阶梯变速压颤振试验,连续变速压颤振试验具备更高的可靠性和效率,可以为先进飞行器的颤振边界预测及颤振特性分析提供更为安全可靠的技术支撑。为实现定马赫数连续变速压颤振试验技术,设计了连续变速压流场控制系统,通过引入解耦控制与专家PID控制优化了控制效果。风洞验证试验结果表明,该系统具有良好的控制效果,可满足定马赫数连续变速压流颤振试验对风洞流场控制指标的要求。     

比例阀性能智能测试系统的研究

设计研制了一套基于工控机的燃气比例阀性能智能测试系统,其研究旨在为燃气比例阀的生产厂家或者质量监督部门提供一种先进的测试设备,以实现对燃气比例阀性能的测试。本系统是以工控机为核心,采用PCL—818L数据采集卡、24PCDFA6D压力传感器和AWM720P1热式质量流量传感器对燃气比例阀各性能参数进行测试,并绘制其特性曲线的工控机系统,实现对比例阀在出厂前进行稳压特性(p2—p1)、稳态控制特性(p2—I/Q—I)等性能的测试。     

高炉热风炉全自动控制专家系统

叙述高炉热风炉的流量及自动换炉的优化设定专家系统，其特点是不要求完善的基础自动化和复杂、昂贵的分析器。根据实际情况，设置专家系统自动设定热风炉各加热期的煤气和空气流量，在达到废气温度管理期时，自动计算剩余加热时间和按此自动修正设定的流量，系统还按实际预热煤气和空气温度与预定值之间的偏差和换炉的剩余蓄热量以及使用热风温度和流量，自动修正所设定热风炉的各加热期的流量或换炉时间。此外还能在预热空气压力变化时自动修正空气阀门位置。本系统在实际应用中，取得了良好效果。     

天然气管道输气站流量调节全息模式的设计

针对现有天然气输气站单路流量调节方法的不足,改进人工设定下游供气量,使供气量自动调节。以某站进行研究和试点,取某段时间内的历史供气量、压力、热值、温度、管径等参考数据,通过使用Gregg Engineering的稳态气体仿真模拟工具WinFlow,得到流量预测值,由工作人员确认预测值是否所需。确认预测值后,流量调节先根据模糊PID控制算法进行阀位调节,使阀后的供气量接近所需设定值,再进行流量微调整,以达到下游所需供气量。通过现场调试的结果发现,调压系统中加入流量调节全息模式可以有效地使下游用户所需供气量根据设定值自动调节,并且流量稳定、快速地到达预设值,提高输气效率,对调压系统有重要意义。     

基于LabWindows/CVI的便携式热车试验台测控系统设计与开发

根据某热车试验台对气路压力流量参数的控制需求，设计开发了一种便携式测控系统。系统选用NI CDAQ系列产品搭建硬件平台，4槽CDAQ-9185以太网机箱内配置有CDAQ-9203模拟量输入模块、CDAQ-9265模拟量输出模块以及CDAQ-9401 I/O模块，可以满足恶劣测试环境以及可移动远程测控的要求；选用LabWindows/CVI作为软件开发平台，保证了系统对执行效率的要求；采用乒乓操作和多线程技术对数据流进行控制，实现了高速采集数据的实时存储，节约了计算资源，加快了系统响应速度；采用增量式PID控制算法实现对管路流量的自动调节，通过对比例系数、积分时间以及微分时间依次调试，达到了系统对控制精度的要求。试验结果表明，本控制系统运行稳定，响应速度快，能够实时保存并显示气路当前参数，有效控制气路压力流量，满足了试验台的测试控制要求，已正式投入使用。     

热风炉燃烧系统最优控制

热风炉燃烧系统是复杂多变量系统,基于最优控制策略,对具有耦合作用的多变量热风炉燃烧系统进行解耦.通过引入神经网络环节,将强耦合多变量系统转化成多个独立的单变量系统,对每个单变量系统进行预测函数控制,实现热风炉燃料流量的最优控制和拱顶温度及废气温度的平稳控制.解耦控制采用前馈补偿器解耦,解耦补偿器采用BP神经网络结构.现场实际应用结果表明,该控制策略具有较好的动态跟踪特性,能满足复杂多变量控制系统的实时控制要求.     

MEMS气体流量传感器的简易流量测试装置

为了完成所研制的MEMS气体流量传感器样品的流量测试与标定,设计制作了一种由标准流量发生器和传感器信号读出与数据采集电路组成的简易流量测试装置。标准流量发生器由注射器和可更换的砝码组成,利用不同的砝码配重,在注射器出气口产生合适的恒定气体流速。通过理论分析和Ansys有限元数值仿真,验证了简易标准流量发生器的可行性。传感器信号读出与数据采集电路基于内建多路A/D转换器的单片机实现,具有传感器加热电阻器的恒温控制、流量信号的数字检测和显示的功能。采用该简易流量测试装置对自行研制的MEMS气体流量传感器进行了流量测试与标定,获得了待测器件的标定参数、传感器流量测量的绝对误差和相对误差。     

油水气三相流液体流量调节系统研究与设计

针对油水气三相流研究试验平台液体流量调节范围宽、范围度大的问题,提出采用3条主回路与3条旁通回流调节支路来覆盖所有的流量范围,设计了液相系统原理图及管路布置图,对3条旁通回流调节支路中调节阀的计算流量、计算压差及Kv值进行了计算,并对调节阀的开度及实际可调比进行了验算,结果表明选定的调节阀性能满足油水气三相流研究试验的要求。