基于GSAGA的模糊PID控制在自动油门系统中的应用研究

针对现代民用飞机非线性和时变的特点,设计了一种用于民机自动油门控制系统的模糊PID控制器;模糊控制器以速度跟踪误差及其微分信号作为输入调节PID控制器的比例、积分及微分参数,进而控制油门开度以调节发动机推力,最终实现对速度的控制;文中进一步采用广义自适应遗传算法(GSAGA)对模糊PID控制器的输出因子进行优化,在着陆模态下采用所设计的优化控制策略与传统模糊PID控制进行了对比仿真,仿真结果显示,在民机自动油门控制系统中基于GSAGA的模糊PID控制器的控制效果优于传统模糊控制方法,仿真结果符合飞行品质指标,控制效果良好。     

基于表速控制的无人机高度改变的控制律仿真设计

介绍了一种使无人机以一定的表速实现高度改变的控制算法的设计和仿真验证。无人机在高度改变过程中,纵向采用表速控制的算法,通过控制表速偏差使无人机以一定的表速实现高度的改变。基于总能量的概念,创新性地引入能量角,依据速度差值和能量角补偿来实现高度的改变,同时控制发动机推力,并进行速度保护,使无人机以保持恒定速度的方式爬升或下降至目标高度,保证了因推力变化引起的能量改变,最大限度地转化为势能,提高了经济性及稳定性。该算法通过与自动油门算法相结合,可实现对无人机的纵向高度层改变的自动控制,具有控制精度高、控制平稳等优点。     

民用客机推力管理系统仿真研究

推力管理是民用客机研制必须掌握的一项关键技术.在分析民用客机推力管理系统的架构、接口关系与功能配置的基础上,提出了一套完整的推力管理系统方案,确定了推力管理系统的工作方式、衔接逻辑和自动油门的推力等级;基于Matlab提供的Simulink、GUI与Vitual Reality技术,设计了构建推力管理系统仿真平台所必需的油门杆伺服电机控制回路、油门杆3D视景模型、方式控制面板,以及自动油门速度控制回路.通过平台对提出的推力管理系统方案进行了仿真验证.结果表明,使用设计的推力管理系统可以达到提升飞机整体性能、减轻驾驶员负担、降低运营成本和减少环境污染的目的.     

多发飞机发动机不对称推力自动补偿方法研究

现有的多发飞机发动机不对称推力自动补偿方法存在着补偿响应速率慢、补偿效果差的弊端,为此提出多发飞机发动机不对称推力自动补偿方法。根据多发飞机发动机失效的实际情况对发动机不对称推力数学模型进行构建,以此为基础,对不对称推力自动补偿控制律进行构造,依据建立的发动机不对称推力数学模型采用不对称推力自动补偿控制律对副翼与方向舵自动补偿增益参数进行计算,实现了多发飞机发动机不对称推力的自动补偿。通过仿真对比实验得到,与现有的多发飞机发动机不对称推力自动补偿方法相比较,提出的多发飞机发动机不对称推力自动补偿方法提升了补偿的响应速率与效果,充分说明提出的多发飞机发动机不对称推力自动补偿方法具备更好的性能。     

高超声速飞行器机体推力耦合分析与协调控制方法研究

针对某型高超声速飞行器纵向巡航段模型对高度和速度的机动控制问题,研究并比较了采用吸气式超燃冲压发动机与火箭发动机作动力的飞行控制方法上的不同;重点分析了机体-推力耦合特性、高度-速度耦合特性以及超燃冲压发动机工作状态对飞行姿态的巨大影响;提出了油门和升降舵的协调控制方法,并进行了线性二次型控制律设计．通过仿真验证了该设计方法的有效性．     

基于GA-SQP的航空发动机加速寻优控制

提出一种基于GA-SQP混合算法的加速优化控制方法。基于某型涡扇发动机模型,建立推力最大加速过程目标函数,以发动机稳定性和安全性指标作为边界条件,利用GA-SQP混合算法对发动机加速过程进行寻优求解,选取工作包线内若干个状态点进行最大推力加速过程仿真。仿真结果表明,所提出的加速燃油控制规律可以在兼顾涡轮前温度安全性和稳定性的前提下,实现发动机推力最大加速过程时间最短的目标,且控制效果良好,说明该控制算法是可行和有效的。     

制导弹药方案弹道跟踪与控制

研究飞行制导优化问题,针对一种旋转制导炮弹,为了保证弹道跟踪的精确性.提出设计输出指令为加速度值的高性能非线性制导律,并采用过载控制方案设计了制导控制系统.选择弹道上的参考点,利用GPS得到的制导弹药飞行位置及速度信息,得出一种非线性过载制导信号控制飞行器跟踪曲线弹道.采用非线性过载制导指令作为制导外环,加速度自动驾驶仪作为控制内环,根据变结构控制理论设计了自动驾驶仪.对设计的制导控制系统进行了数字仿真.仿真结果表明,非线性制导律及加速度自动驾驶仪能够保证制导弹药准确地跟踪设计轨迹,使跟踪误差处于合理范围内.     

基于非线性动态逆的大迎角飞行控制律设计

研究飞机大迎角飞行优化控制问题。为了用非线性动态逆方法进行大迎角飞行控制律设计,首先建立具有大迎角条件下强非线性、非定常迟滞、不对称的力与力矩等气动特性的六自由度非线性飞机模型。然后将非线性动态逆方法与奇异摄动理论相结合,并将飞机状态划分为快慢回路,分别应用非线性动态逆方法进行了飞行控制律设计。最后,通过控制分配将计算得到的三轴力矩指令转化为相应的舵面与推力矢量偏转指令,并进行了仿真验证。仿真结果表明,设计的飞行控制律具有优良的大迎角控制效果。     

一种复杂非线性系统的智能变结构控制方法

采用一种智能结构方法实现复杂非线性系统的控制,给出了设计原则,并用第四代歼击机飞行控制系统设计一个复杂实例来说明方法的有效性,实例系统中包含了两种控制律：增益调参和非线性动态逆控制律,两种控制律都包括了对发动机推力矢量喷管的控制。文中采用了一种基于状态的控制律切换算法进行两类控制律的切换,考虑了变结构系统切换瞬态问题和强迫振荡问题,并给出了简便的解决方法。     

航空发动机半物理仿真平台中压力模拟系统的设计

介绍了航空发动机控制系统半物理仿真平台中压力模拟系统的设计。系统采用电液伺服元件作为驱动装置、TMS320F2808芯片以及可变增益的PID控制算法进行数据处理。其响应快速、稳定,能根据给定指令模拟出压力信号的变化,可以代替电路仿真信号给发动机控制系统以真实的压力传感器信号激励,在航空发动机控制系统尤其是压比控制的研究中将产生效益。     

双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性;双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力;研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析;结果表明:保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

含有时滞的怠速控制与输出扭矩估计器设计

发动机由怠速工况向启动工况转换时的输出扭矩信息直接影响离合器接合过程的平顺特性。针对发动机自身和控制环节带来的时间滞后对系统性能的影响,研究了含有时滞信息的鲁棒H_∞状态反馈控制规律,使干扰信息作用下的发动机怠速工况的转速恒定且满足H_∞性能要求。进一步设计了H_∞滤波器在线估计发动机怠速时输出扭矩,为离合器的接合控制提供力矩信息。基于Simulink搭建发动机怠速系统仿真验证估计器的有效性,结果表明在扰动量出现和消失瞬间,提出的算法能保证电子节气门开度切换小,控制转速能快速稳定,且有效估计了发动机怠速时的输出扭矩,克服了时间滞后带来的性能下降的问题。     

基于ARM-Linux的电子控制油门设计

传统的油门通过右脚进行机械控制,并且刹车也用右脚控制。在紧急情况时,刹车踏在油门的事故时有发生。传统油门通过机械传导,结构较为复杂,增加成本。电子油门控制系统通过指令控制执行部分——舵机来控制油门的开度,实现发动机油门开度的精确控制。与此同时,通过节气门开度传感器,此设计可以从显示部分得知油门的实际开度,并有利于新驾驶员驾驶,避免半途熄火的危险驾驶。汽车可按选定的速度稳定行驶,无需驾驶员反复调节节气门开度。     

电子节气门控制策略仿真研究

为缩短电子节气门控制策略的开发时间,优化内燃机汽车的动力性与排放性,建立了电子节气门系统数学模型,对其存在的非线性因素进行了分析,对比了PID控制策略、模糊控制策略及滑模变结构控制策略在电子节气门控制系统上的控制效果.利用Matlab/Simulink建立3种控制策略的仿真模型,实验结果表明,滑模变结构控制在控制精度和响应速度方面具有很好的控制性能,模糊控制的控制效果中等,PID控制效果相对较差但控制算法简单便于实现.     

舵机负载模拟系统前馈补偿控制研究

舵机负载模拟系统的主要任务是对舵机的力矩负载特性、最大承载能力等参数或特性进行检测,但由于这种系统通常是不稳定的发散系统,系统的不稳定特性直接影响舵机的性能检测精度.为克服此类问题对工程应用的不良影响,提出采用微分负反馈方法来解决负载模拟器的发散问题.同时,针对舵机运动速度分量引起的多余力问题,设计了舵机运动速度前馈补偿的控制算法.基于Matlab进行了控制系统仿真验证,对加入补偿算法前后系统对自然正弦指令信号的力矩响应幅值和相位差值进行了对比,分析了加入校正环节对系统误差的改善情况.仿真和实验结果表明,该方法在工程领域常见工况下具有较好的力矩跟踪性能,能够有效地测试舵机的承载性能.     

基于虚拟仪器的电子节气门数据测试系统开发

发动机电子控制节气门系统包括电控单元、直流电机、减速齿轮、驱动电路等。与传统的节气门控制方法不同,电子节气门系统中节气门在任何工况下都直接由电机驱动。电控单元可根据车辆信息和发动机工况的变化而随时配制一个理想的混合气。这种理想的混合气,可同时满足发动机的动力性、经济性要求,并减少有害物物的排放,具有良好的怠速、加速、减速等工况的过渡性能。开发一套基于虚拟仪器的电子节气门数据测试系统,对国外先进发动机的电子节气门控制系统控制策略进行研究,对科研和教学都有重要的意义。     

大功率天然气发动机怠速控制策略研究

为提高大功率天然气发动机怠速时的稳态和动态效果,以V模式为研究手段,基于一款六缸天然气多点电喷发动机,实现了发动机怠速控制策。首先针对不同的怠速工况设计了不同的目标怠速转速值的计算,并根据发动机特性确定了PI控制模式。利用目标怠速转速和瞬时转速的差值确定不同PI控制参数,通过PI控制调节电子节气门的开度,从而实现对发动机怠速转速的控制。然后根据实际发动机参数搭建了发动机MATLAB/SIMULINK仿真模型,用于对怠速控制策略进行软件在环仿真测试以及PI控制参数预标定。最后在天然气发动机试验台架上对控制策略进行了进一步的试验和标定。试验结果表明：该怠速控制策略,可让发动机转速响应时间控制在1秒左右,转速稳定时间在2秒左右,发动机转速稳态误差控制在±5rpm范围之内,实现了对怠速的良好稳定控制。     

数字式电子调速器动态特性的研究

本论文介绍的数字式电子调速器,是用步进电机作为执行器,以AT89C51单片机为主控芯片,通过编制相应的控制程序,实现了汽油机的数字调速。通过减小瞬时调速率成为全面提高汽油机调速性能的关键。采用PID控制算法,按汽油机过渡过程各阶段转速变化的情况,确定PID各项的系数,调节节气门开度的变化量。实验结果表明,瞬时调速率达到5.6%,稳定时间1.64s,瞬时调速率和稳定时间都有很大的提高,该方法对改善电子调速器的动态特性有明显的效果。     

矿井通风自动控制系统研究与开发

使用PVC管搭建小体积矿井模型,根据监测监控理论,开发了矿井通风自动控制系统。解决了通风实验需要挖掘大面积地下巷道这一工程,大大节省了成本。将压差传感器和风速传感器以及风门执行器布置于模型适当位置,利用计算机控制技术实现了通风参数的信号采集以及可控风门的自动控制等功能。模型调试完成后,完成了矿井通风阻力测试、网络解算验证、通风网络调节以及角联结构分析等实验。采用Visual Basic编写的上位机软件,通过CAN-BUS总线采集压差和风速的模拟信号并输出风门角度控制模拟信号,实验取得了良好的效果。该系统的完成对于模拟实验以及矿井通风智能诊断研究具有极其重要的意义。