正压法音速喷嘴标准装置气源系统设计

为提高正压法音速喷嘴标准装置压力和流量稳定性能,提出了正压法气源系统设计的方法,设计包括气源及压缩气体净化系统,以及气源稳压系统。针对空压机出口气体特点,净化系统采用水冷型后置冷却器、高效除油器、精密过滤器、冷干机及吸干机组合的方式,并合理选择净化系统各部分参数,使得压缩空气达到-65℃左右的压力露点。系统采用自力式调压阀与稳压罐实现稳压功能,并用各个参量评估系统压力、流量稳定性能指标。最后通过实验验证设计效果,结果表明在同一流量点,滞止压力稳定性可以保持在0.2%以内,流量控制在0.03%以内,可以满足气体流量的检定需求。     

基于代数法和优化法的异步电动机动态参数辨识方法对比研究

针对在线应用中的电动机动态参数辨识问题,描述了异步电动机数模混合建模框架,提出了一种基于数据驱动及显式解析的数模混合辨识方法。分别以电机负荷电压/幅值及有功/无功功率两类PMU量测数据作为输入输出,基于PSASP三阶异步机动态方程,利用代数分析建立了电机惯性系数、暂态电抗、稳态电抗、转子回路时间常数4种基本参数的解析表达式;介绍了一类基于状态空间模型的数模混合参数优化辨识方法,通过遗传算法求取了最优参数使负荷有功/无功功率模型模拟信号与PMU测量信号拟合误差最小;在改进的3机9节点系统中,对基于模拟生成的PMU时序数据进行了对比分析。研究结果表明:代数法在辨识准确性和计算效率上均优于优化辨识法。     

基于特征区间自动搜索的主蒸汽调节阀流量特性建模算法研究

在火力发电机组中,实发功率的变化通常是通过调节主蒸汽调节阀的开度来改变主蒸汽流量实现的。然而,主蒸汽调节阀往往存在非线性特性,对功率控制回路的性能产生不利影响。该文提出建立主蒸汽调节阀的特性模型,有利于获得阀门真实特性,以及方便为功率控制过程提供逆补偿。在顺阀和单阀方式下对阀门进行实验,提出自动搜索方法对样本数据进行线性区间划分,基于每个区间数据建立线性模型,采用最小二乘算法辨识模型参数,并为下一步迭代更新线性区间提供指导,线性区间和模型辨识交替进行直到达到模型拟合要求。实例分析表明,该方法能够准确地估计阀门流量特性,具有较强实用性。     

融合动态压力角域特征与多源信号的压缩机气阀故障诊断方法

针对不同故障下往复压缩机气缸动态压力数据特征非线性变化的特性，提出一种基于动态压力角域特征与多源信号的气阀故障诊断方法，构建了气缸动态压力仿真模型，基于气缸、气阀实际参数完成不同工况动态压力数据仿真，对实测与仿真数据进行归一化处理，提取整周期角域特征；进一步，提取振动、位移、管道温度等多源信号特征，采用径向基神经网络完成数据训练与故障诊断；应用实际往复压缩机气阀故障案例数据进行了测试验证。     

超声波反射式流量计的研究

在液压系统的建模、辨识和性能分析中,对压力管路进行动态流量测量占有重要地位。目前使用的流量测量仪表种类繁多,但一般不能用于高压动态流量测量。超声波流量计有非接触和动态测量的恃点。由于液体的压力和温     

基于最小二乘支持向量机的调节阀建模方法

针对调节阀物理模型存在严重的非线性、时变性及参数不确定性的问题,提出了一种基于最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LS-SVM)的调节阀流量及压力预测模型。根据调节阀的物理模型,分析了能够表征调节阀运行状态的相关参数,主要有阀前压力、阀后压力、开度、流量、负载压力、温度等;设计了调节阀数据采集实验系统,通过全排列组合试验分别确定了流量和压力预测时LS-SVM模型的最佳输入特征向量。实验结果表明,模型能够以较理想的精度预测流量及压力的输出,可为调节阀自动控制或故障诊断系统的设计提供指导。     

阵列型空气轴承特,陛与供气压强关系的仿真分析

基于FLUENT采用三维双精度标准κ-ε粘性湍流模型,仿真了供气压强为6、7、8、9和10 atm时的同孔径等间距孔式静压空气平面轴承节流器4×4阵列,得到了五种压强下阵列多节流器耦合后的质量流量、气膜平均压强等关键性能参数及气膜静压强分布、速度分布等.仿真数据表明:总质量流量与供气压强成比例;增大供气压强可提高气浮垫的平均气膜压强即承栽能力.从气膜压强和速度关于位置坐标的累积分布得到了不同供气压强下阵列气膜区压强、气体速度的耦合关系.仿真结果能指导静压空气平面轴承的优化设计,为辨识多节流器阵列气膜压强和气体速度分布等理论模型提供了仿真数据.     

基于LuGre摩擦模型补偿的动态电液测力建模与实验研究

为提高电液测力系统在动态下测量其负载的精度,采用Lu Gre摩擦模型描述动态测力时摩擦力非线性特征,搭建了基于比例阀压力控制的动态电液测力系统,对其在不同油液压力、速度下的摩擦力进行测量,依据实验数据及动、静态参数辨识模型辨识得到动、静态参数,进一步研究油液压力及移动速度对Lu Gre模型中各个参数的影响,得到关于油液压力及移动速度的Lu Gre摩擦模型,之后对油液推力实时补偿,得到基于Lu Gre摩擦模型补偿的动态电液测力精度。实验结果表明,动态电液测力状态下库仑摩擦力、最大静摩擦力及动态参数随油液压力的增大而变大,粘性摩擦系数和Stribeck速度随油液压力的增大而降低;基于Lu Gre摩擦补偿的动态电液测力系统测量精度可达0.45%。     

基于区间分析的LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对LuGre摩擦模型参数耦合、动态参数辨识困难等问题,提出一种基于区间分析的LuGre摩擦模型动态参数辨识方法。首先,简要介绍了边界误差估计方法及其在系统模型为常微分方程时系统参数辨识中的应用,然后,基于两步法思想,分别采用最小二乘法和基于区间分析的边界误差估计方法对4个静态参数和2个动态参数进行了辨识。该方法有效避免了采用传统非线性辨识方法辨识LuGre摩擦模型动态参数时初值确定困难、对辨识结果影响大以及显性目标函数不易给出等缺陷,同时,辨识得到的参数为全局最优。最后通过实例验证了该方法的正确性和有效性。     

基于极限学习机的航空发动机主燃油流量预测研究

由某型涡扇发动机试飞架次获取训练样本,使用极限学习机(ELM))的方法,通过离线训练建模,得出了发动机主燃油流量逆向预测模型。考虑到输入参数多重线性关系和预测实时性,应用平均影响值(MIV)算法对网络输入参数进行敏感性筛选,最后选取了未参与发动机模型辨识的整个飞行架次的试验数据进行验证。结果表明,在飞行包线内的稳态工况或动态工况下,基于ELM的逆向预测模型的输出与发动机主燃油实际输入基本吻合,具有较高的精度。该模型可用于航空发动机的飞行试验中,对飞行过程中的发动机真实主燃油流量进行监控,以提高安全性。     

伺服阀动压反馈网络流体建模与辨识分析

动压反馈网络是抑制液压伺服系统阻尼比的最关键装置之一。目前其时间常数τ基本按湍流模型进行设计，实际机理并不清楚，造成动压反馈式伺服阀的试验结果与理论结果偏差较大。为了提高时间常数τ的设计精度，提出了一种新的建模方法。在低频段，建立基于层流模型参数τ的设计方法；在高频段，通过黑箱辨识方法建立时间参数τ的线性模型。仿真与试验结果对比表明，该设计方法能够大大提高伺服阀建模的准确性，从而为伺服阀动压反馈网络设计奠定理论基础。     

调速阀外控恒压结构优化设计及仿真分析

传统调速阀利用压力补偿作用来保持其节流口前后的压差不受负载变化的影响,进而稳定流量,然而其压差受到补偿弹簧压缩量的影响并非绝对的恒定值,对于速度控制精度要求高的场合,传统调速阀的性能就无法满足其要求。鉴于此,设计了一种外控恒压调速阀,对阀的动态特性进行了分析,推导建立了系统的数学模型,利用AMESim仿真软件建立了仿真模型,对比分析了两种阀控液压回路流量稳定特性。仿真结果表明,外控恒压调速阀对系统流量稳定性的提升有显著作用。     

气动放大器质量流量的机理建模

气动放大器既是常用的独立电气附件又是阀门定位器的关键部件之一。建立了一种典型气动放大器质量流量机理模型,并提出参数辨识的方法。首先,根据气动放大器的工作原理和结构特点,运用热力学和流体力学原理,建立了气动放大器的质量流量模型;其次,通过实验研究对等效节流面积这一重要参数建立了新的子模型,并进行参数辨识;最后借助控制阀实验平台,对所建模型进行验证。结果表明,与实际典型气动放大器相比,所建立的模型准确度高达90%。     

某型导弹发射筒安全阀设计及动态特性仿真分析

安全阀是导弹发射筒装置上的一个重要元件,用于导弹发射后发射筒的安全卸压,从而对导弹发射筒及空气压缩机起到保护作用。针对某型导弹发射筒超压泄放的特定需求,设计出一种新型发射筒安全阀,并在此基础上建立其AMESim仿真模型,对其动态特性进行仿真分析,得到安全阀流道直径、容积腔体积、阀芯质量和弹簧刚度对该安全阀入口压力、流量、阀芯速度及阀芯振幅的影响规律。结果表明:在满足压力和流量要求的前提下,流道直径、容积腔体积和阀芯质量越小,弹簧刚度越大,阀芯振幅和速度波动越小,安全阀动态稳定性越好。     

电磁脉冲阀动态性能的AMESim仿真及双压控制改进

以某型号电磁脉冲阀为研究对象,分析其机械结构及工作原理并建立了物理运动模型。利用AMESim仿真软件建立了电磁脉冲阀的系统仿真模型。通过仿真分析与实验验证得到双压控制改进方案对电磁脉冲阀出口气压动态性能的影响。结果表明,双压控制方案能够有效地减少出口气压的响应时间并节省关闭时间。仿真分析与实验验证结合的方法可用于先导式电磁阀的设计分析和性能改进。     

Parameter tuning method for dither compensation of a pneumatic proportional valve with friction

In the practical application of pneumatic control devices, the nonlinearity of a pneumatic control valve become the main factor affecting the control effect, which comes mainly from the dynamic friction force. The dynamic friction inside the valve may cause hysteresis and a dead zone. In this paper, a dither compensation mechanism is proposed to reduce negative effects on the basis of analyzing the mechanism of friction force. The specific dither signal (using a sinusoidal signal) was superimposed on the control signal of the valve. Based on the relationship between the parameters of the dither signal and the inherent characteristics of the proportional servo valve, a parameter tuning method was proposed, which uses a displacement sensor to measure the maximum static friction inside the valve. According to the experimental results, the proper amplitude ranges are determined for different pressures. In order to get the optimal parameters of the dither signal, some dither compensation experiments have been carried out on different signal amplitude and gas pressure conditions. Optimal parameters are determined under two kinds of pressure conditions. Using tuning parameters the valve spool displacement experiment has been taken. From the experiment results, hysteresis of the proportional servo valve is significantly reduced. And through simulation and experiments, the cut-off frequency of the proportional valve has also been widened. Therefore after adding the dither signal, the static and dynamic characteristics of the proportional valve are both improved to a certain degree. This research proposes a parameter tuning method of dither signal, and the validity of the method is verified experimentally.     

插装阀在自动液压张紧系统中的研究应用

针对全自动液压张紧装置存在的张紧力调整滞后现象,分析其产生的原因,并对液压控制系统进行改进.在分析插装阀控制部分的工作原理的基础上,建立了数学模型,用Matlab软件进行动静态特性分析,验证流量插装阀控制单元具有比例的输入信号—输出压力特性,能实现在较大流量下对压力的控制.     

无模型控制器在气缸压力控制系统中的应用研究

气动伺服系统存在纯时延、非线性、时变等特点,传统的控制策略(如PID控制)在解决非线性系统时效果不理想,因此提出一种无模型控制算法。此方法在被控对象结构复杂、参数时变时控制效果较好。首先对气动伺服系统进行建模,建模过程包括阀口流量、比例流量阀及缸内压力建立一个二阶模型;其次设计无模型自适应控制器(Model-Free Adaptive Controller,MFAC)用于气动伺服系统压力控制;最后利用LabWindows/CVI平台进行试验验证。结果表明,针对气动伺服系统设计的无模型控制器是有效的,相比于传统PID控制有更快的响应速度和更高的控制精度。     

溢流阀动态性能仿真研究

借助面向工程设计的高级建模和仿真软件AMESim,以直动式溢流阀为研究对象,结合溢流阀工作原理建立系统仿真模型,对溢流阀动态特性进行研究分析。对不同参数值下的溢流阀进口压力、阀芯位移动态仿真曲线进行比较与分析后,总结出影响溢流阀动态性能的参数变量,为溢流阀的研究设计和性能优化提供参考依据。