电磁驱动配气机构的反演滑模控制

为了满足电磁气门的应用要求,在分析自行研制的电磁驱动配气机构结构特点和建立其数学模型的基础上,提出了一种电磁驱动配气机构新型控制方法,该控制方法是基于反演法思想,将自适应控制与滑模控制优点相结合的复合型控制方法。仿真结果表明,该控制方法可以精确控制气门运动,对系统参数变化和外部干扰均具有良好的鲁棒性能。为了验证该控制方法的有效性,建立实验平台进行了实验。当设定气门升程为8 mm, 理想气门过渡时间为4.8 ms时,实验结果与仿真结果相近。由实验结果可知,气门过渡时间为3.3 ms,落座速度为0.055 m/s。     

液压自由活塞柴油机无凸轮电液驱动配气机构设计与试验研究

基于所开发的单缸液压自由活塞柴油机,通过对传统发动机配气机构的改造,开发了无凸轮电液驱动配气机构。介绍了系统中液压驱动机构,执行器机构和电子控制系统的设计,并进行了初步试验。试验表明,该配气机构具有较原机更大的时面值,能够实现液压自由活塞发动机的有效换气,气门关闭的双脉冲控制方法可以减小气门落座冲击,同时也指出了执行器滞后可能引起的问题。     

采用单气门变升程工作模式的发动机经济性能仿真

基于全柔性化的电磁驱动配气技术,提出了单气门变升程工作模式;在考虑驱动机构驱动功耗的基础上对发动机进行了建模和仿真分析。研究结果表明：在发动机中低转速工况下,采用单气门变升程工作模式能够适度增大充气流速,减小泵气损失和配气机构驱动功耗,进而达到改善发动机燃油经济性的目的;且随着发动机转速和负荷的降低,改善幅度呈上升趋势,如发动机转速1000r/min、负荷率40%工况下单气门2.00mm升程运行模式有效燃油消耗率相比原型机减小了12.2%。     

某发动机气门落座力的优化

本文利用EXCITE Timing Drive搭建了某重型柴油机单阀系动力学模型,并对仿真结果进行分析,针对模拟结果中气门落座速度和落座力较大的情况,结合各因素对配气机构动力学性能的影响,从气门弹簧、气门座和气门间隙等方面提出了优化方案。优化后的气门落座情况得到明显改善,为发动机的生产和使用提供了技术支持。     

发动机配气机构动力学分析

建立了配气机构单自由度动力学模型，并用N次谐波凸轮法拟合了凸轮升程，采用龙格-库塔求解动力学微分方程，并进行了实例验证，得到了某型号配气机构气门的升程、速度、加速度，计算结果表明该机构运行良好，没有出现传动链脱离和气门落座反跳现象。     

不同转速下某发动机配气机构全阀系动力学仿真

配气机构好比内燃机的呼吸系统,是必不可少的组成部分。以往对配气机构动力性能的评价多为单阀系模型,不能反映凸轮轴形变以及各缸之间的相互影响。本文利用EXCITE-Timing Drive软件搭建了某船用柴油机配气机构全阀系动力学模型,并从凸轮接触应力、气门升程、气门速度、落座力等方面对仿真结果做出分析评价,从而为配气机构的设计改进提供了更准确的依据。     

考虑发动机系统耦合振动影响的配气机构动力学分析

配气机构的动力学性能研究是发动机开发的重要组成部分。为研究发动机系统耦合振动对配气机构动力学性能的影响,基于运动机构的振动响应分析方法,建立了配气机构、活塞、连杆、曲轴和机体的发动机耦合振动分析模型,计算了配气机构的动力学性能参数。通过与配气机构单体分析模型的结果进行对比分析,明确了发动机零部件弹性振动对凸轮-挺柱接触应力、凸轮轴扭转及弯曲振动、气门开启及落座过程中的振动冲击、气门落座后的残余振动、气门弹簧颤振的影响机理。     

气门落座缓冲机构的缓冲过程仿真研究

针对某新型液压容积调节式连续全可变配气系统,提出气门落座缓冲的必要性,并采用一种液压节流式气门落座缓冲机构。通过对气门落座缓冲过程的理论分析,构建了该缓冲机构的数学模型,并利用MATLAB软件中的Simulink模块进行了数值模拟仿真,最终得到了在不同缓冲间隙下的气门柱塞运动特性曲线,为气门落座缓冲机构的优化提供了借鉴。     

采用电磁驱动配气机构的汽油机换挡过程控制

针对采用电磁驱动配气机构（EMVT）的汽油机,建立了面向控制的无凸轮发动机平均值模型。设计了EMVT的控制模块,实现了直接通过控制进气门运动来调节进气量,进而控制发动机转速和转矩输出。在此基础上,针对电控机械式自动变速器（AMT）的换挡过程,提出了一种基于离合器传递转矩的发动机转速和转矩控制策略,以缩短换挡时间和提高换挡品质。在MATLAB/Simulink环境中进行了仿真,验证了EMVT控制模块和发动机换挡过程控制策略的有效性。     

某发动机配气机构动力学分析

采用分析软件TYCON对某型发动机配气机构进行动力学分析,对配气机构的凸轮-挺柱接触应力、气门落座特性等进行研究。结果表明:该配气机构的最大接触应力均小于许用限值,接触力正常;气门落座平稳,冲击力较小,气门无反跳。     

调压式真空注型充型速度智能调控方法研究

针对真空注型(Vacuum casting,VC)浇注件由于充型速度不稳定所导致的翘曲变形质量缺陷,提出调压式真空注型工艺,并分析压力充型机理,论证压力差是影响充型速度的关键工艺参数,并通过分析阀口开度和充型速度的关系制定了充型速度控制策略。详细介绍该控制策略的实现过程,包括：对浇注件的STL模型进行体素化,并获取模腔的体积及横截面面积等特征;采用控制体积法对充型过程进行数值模拟,获得理论的阀口开度调节曲线;构建阀口开度模糊控制器,并利用二维查询表实现模糊推理过程,提高了控制器的响应速度,减小超调量。利用自主研制的试验平台结合具体实例进行试验,试验结果充分体现了调压式真空注型工艺的优势,证明了控制策略的可行性,大大提高了浇注件质量,为真空注型技术提供了一种新的工艺方法。     

基于机群的电动汽车柔性实时仿真平台的研究与构建

为了解决电动汽车研究中控制策略的实时仿真,非线性元件建模和整车控制器快速原型开发等关键技术问题,采用机群技术和硬件在环仿真技术建立了电动汽车柔性实时仿真平台。结合燃料电池汽车开发实例,运用平均值建模方法实现了异步驱动电动机、主DC／DC及其控制系统动态模型的实时仿真:针对蓄电池模型精度差的特点,实现了蓄电池的在环仿真,从而构造了与真实车辆更为接近的仿真环境。最后,通过道路试验初步验证该平台的有效性,并对蓄电池在环仿真的应用进行阐述。     

Continuous fractional-order Zero Phase Error Tracking Control

A continuous time fractional-order feedforward control algorithm for tracking desired time varying input signals is proposed in this paper. The presented controller cancels the phase shift caused by the zeros and poles of controlled closed-loop fractional-order system, so it is called Fractional-Order Zero Phase Tracking Controller (FZPETC). The controlled systems are divided into two categories i.e. with and without non-cancellable (non-minimum-phase) zeros which stand in unstable region or on stability boundary. Each kinds of systems has a targeted FZPETC design control strategy. The improved tracking performance has been evaluated successfully by applying the proposed controller to three different kinds of fractional-order controlled systems. Besides, a modified quasi-perfect tracking scheme is presented for those systems which may not have available future tracking trajectory information or have problem in high frequency disturbance rejection if the perfect tracking algorithm is applied. A simulation comparison and a hardware-in-the-loop thermal peltier platform are shown to validate the practicality of the proposed quasi-perfect control algorithm.     

基于NI-PXI平台的电液比例阀硬件在环仿真研究

比例阀放大板作为电液比例阀的配套控制设备,能够驱动阀芯运动,同时采集阀芯位置反馈,形成控制闭环。为探究一种新的比例阀放大板测试技术,采用NI-PXI平台和LabVIEW软件,对比例阀进行了硬件在环仿真。在PXI实时系统环境下,采集比例阀放大板驱动信号,搭建比例阀传递函数模型,通过模拟阀芯位置传感器将计算结果反馈至比例阀放大板。结果表明采用硬件在环仿真方法,可在一定程度上用比例阀硬件在环仿真模型替代实际比例阀,完成与放大板组成的闭环控制。     

空间柔性伸杆机构振动抑制的半物理仿真试验

研究空间柔性伸杆机构的振动抑制问题,提出一种基于伸杆机构自适应指令整形(Adaptive input shaper, AIS)与航天器本体输出反馈控制相结合的复合控制策略,基于经验传递函数估计方法(Empirical transfer function estimate, ETFE),建立最优指令整形器(Optimal arbitrary input shaper, OAIS)的自调整机制,得到改进的自适应指令整形器。以金字塔构型的单框架控制力矩陀螺簇(Single gimbal control moment gyros, SGCMGs)为本体执行机构,详细设计基于实时仿真机、PMAC实时运动控制板卡、SGCMGs等实物的半物理仿真试验平台。在考虑环境干扰力矩以及执行机构控制受限的情况下对控制方法进行半物理仿真试验验证。结果表明：与基于OAIS 及无指令整形前馈控制的复合控制方法相比,提出的控制方法可有效抑制伸杆机构的低频振动,实现航天器本体姿态的精确跟踪和伸杆机构的高精度指向控制。     

离散数字液压高效防滑刹车算法

飞机刹车系统是重要的飞机子系统之一。液压刹车系统是目前主流的飞机刹车系统,通常采用电液伺服阀作为刹车控制阀。针对电液伺服阀对污染敏感,易堵塞,造成机轮打滑、抱死等重大事故的缺陷,设计了一种离散数字液压飞机刹车系统。对飞机刹车过程进行分析并建立了数学模型,基于数学模型搭建了飞机刹车半实物仿真系统。提出了一种离散数字液压高效防滑刹车算法,通过控制开启数字阀的组合形式,进而控制刹车及打滑过程中压力变化的速度,有效实现防滑刹车,并在搭建的半实物仿真系统中得到了验证。     

大惯性摇摆台建模与半实物仿真

针对船舶横摇海试困难的情况,为测试高海情下的船体及内部设备可靠性,在实验室条件下搭建摇摆驱动试验台架,模拟海上航行船舶以特定频率和幅值长时间摇摆.提出了能量原理辅助角度反馈进行力矩规划控制策略的实现方案,以装载人机交互软件的控制台、装载实时控制系统的控制柜作为实物介入,液压执行机构、摇摆台滚筒、水流环境等数学模型模拟末端执行机构运动响应,设计并搭建了大惯性摇摆台控制系统半实物仿真平台,并分析仿真方案及控制策略的有效性和实用性.     

SimulationX及硬件在环仿真在伺服压力机设计和研究中的应用

锻压装备水平是衡量一个国家装备制造业水平高低的重要指标,具有复合性、高效率、高精度、高柔性和低噪环保等特点的伺服控制精密压力机是锻压设备的发展方向。针对新型精密伺服锻压设备存在的非线性、电动机精确同步与控制等瓶颈问题,在分析该类压力机工作原理并进行运动反求的基础上,利用机电控多学科领域知识集成,在多领域统一建模软件SimulationX中构建压力机仿真模型,分析机械结构的合理性及精度可靠性并寻求非线性控制策略,结合Beckhoff控制器搭建基于过程控制对象链接与嵌入(Object linking and embedding(OLE)for process control,OPC)通信协议的硬件在环仿真平台,验证控制策略的可行性,解决了同步问题;并将该控制方案运用在双点伺服压力机上进行重复停止精度试验,实现重复停止精度在±10μm以内。研究表明,SimulationX及硬件在环仿真应用在伺服压力机设计中是可行的。