基于DSP的航空发动机智能计量活门控制器

针对航空发动机分布式控制系统的重要组成部件电磁活门,提出一种基于DSP的智能计量活门控制器的设计方案,并给出了具体的硬件电路和控制算法.DSP实现智能计量活门的闭环控制和自诊断,步进电机实现精确的角度位置即活门位置控制,CAN总线完成发动机中央处理器与DSP的数据交换.实验结果表明:基于DSP的智能计量活门控制器取得了良好的控制效果,系统控制精度高,适用于航空发动机分布式控制试验研究.     

基于CAN总线的航空发动机智能压力传感器设计

分布式控制系统是未来航空发动机控制系统的发展方向,其中智能传感器的设计具有十分重要的意义。文中提出了一种基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统智能压力传感器,设计了基于DSP的硬件电路,通过DSP实现了压力传感器的温度补偿和与CAN总线的通信。通过实验证明了智能压力传感器符合航空发动机控制的精度要求。     

基于自动代码生成技术的智能涡轮流量传感器

分布式控制已经成为发动机控制的一个重要方向,其中智能传感器的研究具有重要的意义。文中提出了一种基于光纤和DSP硬件,适用于分布式控制的航空发动机智能涡轮流量传感器。设计了相关的硬件电路,提出了一种修正的FFT测频算法,并采用自动代码生成技术完成嵌入式软件开发,实现了高精度的燃油流量测定和CAN通讯等多种功能。与电磁涡轮流量传感器对比实验,证明了该智能传感器在保证测量精度的前提下,拓展了测量范围,提高了量程比,满足发动机的性能需求。     

基于控制器局域网总线技术的工程机械分布式检测系统

介绍了一种基于控制器局域网(CAN)总线的工程机械分布式工况检测系统,重点讨论了基于AT89C52单片机的智能化检测系统智能节点的具体设计.该智能检测节点通过CAN总线与主控计算机相连,构成一种基于CAN总线的分散式高精度工况参数检测系统.完成了工况参数信号测量电路的硬软件设计与通讯模块电路的设计,以及系统的软件开发.该系统的实现方法对其他CAN总线控制模块系统设计,以及其他工程装备分布式检测与控制应用系统的开发都具有一定的参考价值.     

气动机器人关节位置伺服系统的研究

利用PWM控制技术、现场总线技术及分布式I／O模块PLC控制器、采用模糊自适应PID控制算法，设计了一种高速开关阀式气马达机器人关节位置伺服系统，实验结果表明，如进行深入的研究，可以获得更加稳定可靠的气动机器人关节位置伺服系统。     

修正因子法模糊控制在航空发动机中的应用

针对航空发动机复杂多变、非线性的控制要求,采用一种基于修正因子模糊控制方法设计控制器,并对航空发动机的基本发动机控制模型进行仿真实验。仿真结果表明:基于修正因子模糊控制方法设计的控制器具有超调量小、上升时间和调节时间短的特点;与传统的PID控制方法相比较,可以达到更好的控制效果。     

基于保护映射理论的航空发动机增益调度控制

针对具有强非线性特性的航空发动机控制问题,提出将基于保护映射理论的控制方法用于航空发动机控制系统设计中。首先,基于某型涡扇发动机非线性模型建立线性变参数LPV(linear parameter varying)模型。然后,采用基于保护映射理论的控制方法设计调度参数变化范围内的增益调度控制器,在设计过程中,只需通过任意给定的初始控制器参数就可以自动得到满足性能要求的控制器参数集合,避免了在多个平衡点进行控制器设计。最后,以非线性模型为被控对象,在飞行包线内的不同工作点进行仿真验证,结果表明,基于保护映射理论的控制方法在解决航空发动机控制系统的非线性问题时具有显著的效果。     

基于SERCOS接口的分布式离线插补数控系统设计

针对实时插补数控的不足和分布式离线插补数控对现场总线要求苛刻的问题,提出了基于串行实时伺服通讯协议SERCOS的分布式离线插补数控系统,给出了基于SERCOS周期性同步机制的分布式离线插补控制原理。以嵌入式操作系统为平台给出了上位机主控制器和智能伺服驱动器软硬件系统设计。     

CAN总线中基于无线传输方式的智能节点设计

为了增加CAN总线的实际应用范围,研究并设计了一种基于无线通信芯片nRF905的CAN总线智能节点.首先,介绍基于无线通信的CAN总线控制系统结构;然后,设计以nRF905无线通信芯片、MSP430F149微处理器和CAN总线控制器为核心的智能节点电路;最后,给出相应的软件控制流程.实验结果表明,设计的节点能可靠有效地收集数据.     

基于单片机的CAN总线接口设计与实现

在CAN总线节点中,采用AT89C52、独立控制器SJA1000、高速光耦合器6N137和CAN总线收发器82C250设计了硬件电路,并进行了CAN总线智能节点的软件设计。CAN通信接口接收到上位机的数据后,便向总线上的各个节点传播。实验结果表明,该智能节点具有实时性好、扩展性能好、可靠性高、抗干扰能力强等特点,初步达到较高的性能指标。     

基于状态观测器的压电自感知执行器研究

压电执行器存在迟滞非线性,常需要附加位移传感器以组成闭环校正。拟用执行器自感知位移和力,省去外部传感器。对压电双晶片执行器设计了电压驱动电路,同时用积分电路获取其上电荷的复合电路。基于此电路,无外载荷下,执行器可以自感知位移;有外载荷下,采用状态观测器方法,执行器可估计自身结构位移和应力,观测器中用广义Maxwell滑动模型描述迟滞以补偿迟滞非线性。基于观测器的自感知方法避免了电桥法自感知电路阻抗不易匹配的问题。试验证明了上述方法用于压电自感知位移执行器的有效性。     

主风机静叶可调执行机构自愈化智能电液控制系统研究与应用*

炼油厂催化裂化装置因主风机静叶可调执行机构跑位故障引发装置停产的事故时有发生,而发生概率高的特阀锁位故障则会造成特阀及其控制系统进入危险失效状态,进而对机组运行及生产过程构成严重威胁。包括静叶可调执行机构在内的特阀常规电液控制系统存在堵、卡、漂及智能化程度低是造成机组运行可靠性低以及生产过程安全性不高的原因。基于可靠性设计和故障仿生自愈原理,研制具有自诊断及自愈化为特征的智能化电液控制系统,提出一种基于功能代偿的多靶点电液控制系统故障自愈调控方法,克服了传统电液控制系统严重依赖人工进行故障诊断与修复的缺陷;基于DCS/SIS开发了主风机静叶可调执行机构电液控制故障自愈调控系统。实践证明：具有自愈功能的智能化电液控制系统用于主风机静叶可调执行机构,实现了静叶可调执行机构阀位锁位或跑位故障的自愈调控,主风机运行可靠性得到大幅度提升。     

AMT车辆电-电式离合器设计

介绍采用电控电机式执行机构的AMT离合器控制方案。介绍了AMT系统的结构组成及离合器控制原理图、电机式执行机构设计思想和工作原理,给出了电控单元TCU的电机驱动电路和离合器位置检测电路硬件图。     

基于现场总线技术的DCS应用

随着现场总线技术的日益成熟,基于现场总线技术的DCS控制系统在化工装置应用越来越普遍,以20万吨/年产量的碳酸二苯酯装置控制系统的优化扩建为例,阐述基于艾默生DeltaV控制系统,广泛采用FF、Profibus DP现场总线技术智能执行设备、智能传感器、变送器等总线技术仪表组建碳酸二苯酯装置自动化系统的过程,并对现场总线控制技术应用的要求进行了说明和探讨。列举了基于工厂管控网技术的控制网结构,利用现场总线技术、OPC、工业以太网以及内嵌于控制系统的资产管理系统等技术,构建生产操作、设备状态监控、资产管理、经营及市场管理一体化工厂的全过程。     

电控机械式自动变速器时序重叠换挡系统设计与研究

为解决电控机械式自动变速器（AMT）动力中断时间过长的问题,研制了一种基于电磁直线执行器的时序重叠换挡系统。介绍了关键部件电磁直线执行器的结构和工作原理,建立了机、电、磁耦合的系统模型,并通过实验进行了性能分析。提出了时序重叠换挡的控制策略,基于二自由度控制原理设计了位置复合控制器。仿真和实验结果表明,提出的位置复合控制器具有较好的系统响应和扰动抑制特性;在转速差为500 r/min、被同步惯量为0.01 kg·m2条件下,采用时序重叠换挡方式由2挡换至3挡的换挡时间约为130 ms,时序重叠控制减少时间约20 ms,换挡时间缩短15%以上。     

Vibration control of smart hull structure with optimally placed piezoelectric composite actuators

Active vibration control to suppress structural vibration of the smart hull structure was investigated based on optimized actuator configurations. Advanced anisotropic piezoelectric composite actuator, Macro-Fiber Composite (MFC), was used for the vibration control. Governing equations of motion of the smart hull structure including MFC actuators were obtained using the Donnell-Mushtari shell theory and Lagrange's equation. The Rayleigh-Ritz method was used to obtain the dynamic characteristics of the smart hull structure. Experimental modal tests were conducted to verify the proposed mathematical model. In order to achieve high control performance, optimal locations and directions of the MFC actuators were determined by genetic algorithm. Optimal control algorithm was then synthesized to suppress structural vibration of the proposed smart hull structure and experimentally implemented to the system. Active vibration control performances were evaluated under various modes excitations. Vibration tests revealed that optimal configurations of MFC actuators improved the control performance of the smart hull structure in case of the limited number of actuators available.     

尺蠖型压电驱动器的闭环控制研究

针对尺蠖型压电驱动器的输出特性,提出利用驱动电压与输出位移分段线性拟合曲线、逐步“搜索”驱动电压值,从而逼近目标位置的闭环控制方法,分析了控制方法的可行性。针对该方法,构建了闭环控制试验系统,对该方法进行了验证,试验结果表明：采用该方法可以实现对尺蠖型压电驱动器的闭环精确控制,相比于开环工作而言定位精度提高了14.4%,该方法具有控制精度较高、响应迅速等优点。     

压电智能悬臂梁的压电片位置、尺寸及控制融合优化设计

对压电智能悬臂梁振动控制中的压电片的位置、尺寸及其控制参数进行研究.在对压电片和基板的耦合特性进行分析的基础上,建立智能悬臂梁的压电传感、致动方程及基于闭环控制系统的状态方程,并以系统的存留能量作为目标函数,建立压电智能悬臂梁压电片的位置、尺寸和控制参数的优化模型及一阶灵敏度分析表达式,并采用移动渐进线法(Method of moving asymptotes,MMA)对模型进行求解.采用Simulink对优化结果的动态响应特性进行仿真分析,仿真结果表明,采用提出的优化模型及算法对悬臂梁压电片的位置、尺寸和控制参数进行优化是合理的.     

气动人工肌肉驱动器的动态跟随控制研究

研究了气动人工肌肉驱动器的动态位置跟随控制技术,构建了控制实验系统,设计了控制系统软件,并运用BP神经网络PID控制算法对其进行实验控制研究。实验结果表明,能够较好地实现气动人工肌肉驱动器的位置定位控制和动态跟随控制。     

Design and control of a new linear magnetic actuator for squeeze film damper

A new model of a linear magnetic actuator (LMA) that can be applied to the controllable squeeze film damper (CSFD) was proposed, designed, and fabricated. To validate the operation of the proposed actuator, a mathematical model of the proposed LMA was derived through experiments. From the experimental results it was verified that the electromagnetic force depends upon the position of the mover (the outer damper ring of the CSFD) and the applied current. Also, the electromagnetic force varies symmetrically with the position of the mover within the working region. A self-tuning fuzzy PID controller was applied to control the position of the novel LMA. Further, the proposed LMA was assembled in the squeeze film damper (SFD), where the clearance can be controlled by LMA. To investigate the damping effect of the damper under various clearances by controlling the LMA, experiments on the rotor test-rig were conducted. From the experimental results, the proposed device, which is composed of SFD and LMA, was verified to be very effective for attenuation of the vibration of the rotor system. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Dong Hwan Kim Kyoung Kwan Ahn received the B.S. degree in the department of Mechanical Engineering from Seoul National University in 1990, the M. Sc. degree in Mechanical Engineering from Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in 1992 and the Ph.D. degree with the title “A study on the automation of out-door tasks using 2 link electro-hydraulic manipulator” from Tokyo Institute of Technology in 1999. He is currently a Professor in the School of Mechanical and Automotive Engineering, University of Ulsan, Ulsan, Korea. His research interests are design and control of smart actuator using smart material, fluid power control and active damping control. He is a Member of IEEE, ASME, SICE, RSJ, JSME, KSME, KSPE, KSAE, KFPS, and JFPS. Truong Quoc Thanh received the B.S degree in the department of Mechanical Engineering from Hochiminh City University of Technology in 1998, and the M.Sc. degree with title “Dynamic stiffness method in calculation vibration of structure” from the master program of mechanics under Inter-University Cooperation Program between Liege University (Belgium) and HCMUT (Vietnam) in 2000. From 2000 to 2004, he worked as a lecturer in the mechanical department of Hochiminh City University of Technology. His teaching subjects are relevant in Advanced Manufacturing Methods, Measuring Technique and Manufacturing Technique. He is currently a Ph.D. candidate at the University of Ulsan. His research interests focus on designing and manufacturing of new actuators, vibration control theory and application theories.