0.6m暂冲式跨超声速风洞控制系统设计与实现

针对0.6m暂冲式跨超声速风洞结构组成复杂、试验部段定位和同步控制精度要求高、运行方式多样和运行安全要求严格的特点,研究了0.6m暂冲式风洞控制系统总体设计思想、主要部段多轴联动控制实现方案与控制策略、风洞运行安全联锁实现方式,保证了0.6m暂冲式跨超声速风洞试验效率、控制精度和运行安全,该控制系统设计思想对各类暂冲风洞控制系统设计具体重要借鉴意义。     

风洞试验流程描述与解析设计

风洞流场控制软件是风洞控制系统的核心,它负责调度、管理流场调节设备的功能和时序。面对不同的试验对象和试验内容,流场控制软件的控制时序和逻辑会产生一定差异,传统基于代码描述的流场控制软件维护难度大,对软件维护人员要求比较高,软件管理比较困难。为克服上述软件设计模式带来的维护管理困难等问题,在某高速风洞控制系统研制中,采用基于自然语言进行流程描述的流场控制软件设计方法,运行管理软件开发专用的试验流程描述操作界面,试验前采用自然语言进行试验流程描述,风洞现场PXI实时应用软件解析试验流程驱动风洞设备按照编制的流程运行。该方法实现了试验工况调整变更的无代码维护操作,降低了软件维护难度和工作量。     

某跨超声速风洞流场控制软件结构设计

采用LabVIEW开发平台,按照模块化和结构分层设计思想,设计了一套风洞流场控制软件.软件包括上位运行管理和现场实时应用软件两部分,运行管理软件负责参数管理和试验调度,实时应用软件采集现场传感信息并依据试验要求实现风洞压力、位置闭环控制.风洞综合性能调试表明,软件功能完善,满足风洞多种试验工况流场控制要求,并且软件功能分层清晰、结构设计合理、可维护性强、易扩展,为新建风洞流场控制软件开发提供了一种可靠的解决方案.     

基于组态方式的风洞运行安全关车控制方法

针对某亚跨超声速风洞复杂的安全关车工况,设计了一种基于组态方式的风洞安全关车控制方法,通过灵活组态调压阀压力调节、模型迎角回零以及调压阀关闭功能模块,形成5种运行工况对应的安全关车控制策略;经调试运行:各功能模块能够实现设计功能,稳定段总压控制精度为0.2％,满足压力控制精度要求;安全关车控制策略可以在异常报警情况下实现压力调节,模型迎角回零以及调压阀关闭,完成安全关车,保证风洞安全.     

风洞油源控制系统的设计

油源系统作为风洞的动力系统,在风洞运行和试验中担当着重要角色,而由于长期处于高油高蚀的环境,其各种部件和机构非常容易老化。文中风洞是国内主力生产型风洞,任务繁重,功能要求高,原油源控制系统已非常老旧,故障频发,维修工作复杂耗时,已不能很好的满足试验需求,因此对风洞油源控制系统的重新设计显得尤为重要。针对这一现状,设计了基于PLC控制的风洞油源控制系统,包括系统硬件设计、下位机PLC软件设计和人机界面设计等,综合部署在风洞测控间和风洞现场,实现了风洞油源系统的机泵组启停控制、油压无级调节、油液冷却控制、油源系统状态监测、本地/远程控制等控制功能和操作方式,具有较高的自动化程度、状态监测和功能拓展能力。     

0.6米跨超声速风洞安全联锁控制系统研制

0.6米跨超声速风洞控制系统采用基于现场总线和网络的开放式集散系统,具有运行控制设备多、逻辑关系复杂的特点,为保证风洞复杂系统的状态监控和运行安全,研制了安全联锁控制系统。系统硬件包括应用层上位机、中间层PLC、执行层各设备终端,软件采用共享变量服务器SVE统一管理实现通信;通过硬件电路和ProfiNet连接两种方式的结合,实现了对风洞各设备的状态信息检测和控制指令发送;通过对风洞状态监控、安全保护功能进行分析,采用了三级冗余安全关车策略的关键技术和方法。经调试实现了检测与控制所有与风洞运行安全相关的信息和设备,能够在风洞运行出现异常时,抢占控制权限,控制各设备在安全状态下关车,压力控制精度优于0.5%。经实际应用满足了技术上保护风洞设备和参试人员安全的工程应用。     

基于隔离耦合的风洞群集中监测系统设计与实现

为打破各风洞及动力设备系统之间的数据壁垒,实现风洞群状态的集中监测、运行的统一管理,开展了异源风洞数据采集及现场隔离控制技术研究,提出了一种基于“耦合层—数据层—监控层”三层架构的设计方案,融合了Profibus现场总线技术和TCP/IP网络技术,采用“隔离耦合+统一数据访问”的方式,建立了分布式风洞群运行状态集中监测平台。在保障风洞设备本身安全运行基础上,实现了多源异构数据的采集与处理,为风洞及动力设备运行状态信息的共享和数据的综合应用奠定了基础。     

遗传算法在跨超声速风洞总压控制中的应用

总压作为风洞控制中的重要流场参数,其调节性能是风洞控制系统能否满足试验要求的重要指标,为提高跨超声速风洞的总压控制水平,需对总压控制策略进行设计。针对某跨超声速风洞对总压控制系统提出的快速性和精确性要求,提出串级控制、智能PID控制和总压分段控制等方法,并利用MATLAB系统辨识工具箱对流场调节阶段的总压系统模型进行了辨识。提出将遗传算法应用于风洞流场调节阶段的PID控制器参数整定中,重点对基于遗传算法的PID控制原理和参数整定步骤进行介绍,并针对遗传算法的遗传算子进行了设计。系统仿真和风洞实际运行情况表明：该方法较常规PID参数整定与优化方法,具有更好的控制性能指标,满足总压控制系统精确性、快速性、鲁棒性等要求,为后续风洞建设和设备改造提供了新方法。     

台车式退火炉的脉冲燃烧控制系统

以台车式退火炉为研宛对象,介绍了台车式退火炉的控制系统组成及硬件配置、脉冲燃烧控制系统、安全控制系统的特点.燃烧控制系统采用脉冲燃烧控制方式,自动控制相应烧嘴的远程点小火、点大火、吹冷风的控制,燃烧或冷却时间及启停频率,从而达到温度控制的目的.该系统运行稳定可靠,操作简便,便于维护.     

单片机在三维坐标架驱动器接口卡中的应用

本文介绍用8031单片机设计的IBM-PC步进电机驱动器接口卡,它可向风洞实验中的三维坐标架驱动器发控制脉冲指挥步进电机运行,还可自动实现加速启动和减速停机,具有使用方便、控制灵活性高、安全可靠等优点。     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

Robust containment control in a leader–follower network of uncertain Euler–Lagrange systems

A distributed controller is developed that yields cooperative containment control of a network of autonomous dynamical systems. The networked agents are modeled with uncertain nonlinear Euler–Lagrange dynamics affected by an unknown time‐varying exogenous disturbance. The developed continuous controller is robust to input disturbances and uncertain dynamics such that asymptotic convergence of the follower agents' states to the dynamic convex hull formed by the leaders' time‐varying states is achieved. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the developed controller. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

解耦控制的现状及发展

通过对多变量系统解耦设计的必要性分析,介绍了传统解耦、自适应解耦、鲁棒解耦、智能解耦等各种解耦方法,并叙述了各种方法的研究现状和应用情况,同时分析了各种方法局限性。指出解耦控制领域的研究已成为控制理论和控制工程界共同关注的热点。自适应解耦与智能解耦,侧重于控制器的研究,它们更多采用试探、优化方法来设计控制器．理论研究还尚待完善。因此,寻求一种有效的、简单易行的控制方法,即寻求理论与实际结合点,是今后研究的方向。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.