微小型无人直升机建模与姿态控制

建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。     

自寻的导弹末制导系统仿真分析方法研究

以导弹末制导系统分析为研究对象,针对仿真分析中应用的伴随技术、协方差分析法以及频域特性分析方法进行系统地阐述与比较,旨在得出各仿真技术的应用方法、所适用分析场合及各自的特点。首先对各仿真分析方法的原理分析,给出了应用伴随技术与协方差分析方法的仿真模型模型的建立方法。然后在时域表达的基础上推导出制导系统的频率响应与相关性能的解析表达式,并给出频域表达和时域分析的关系。通过对给定的制导系统模型进行仿真比较和分析得出了各仿真技术的特点和适用范围,同时仿真结果验证了频域分析方法的有效性及方便性。     

发动机控制回路故障模型研究

以CFM56-5B涡扇发动机为研究对象,通过需求分析对发动机控制系统进行功能模块划分和控制回路外部接口关系的确定,提出了发动机控制回路仿真的基本建模原则,采用条件有向图理论和部件级建模的综合建模方法对发动机控制回路进行了建模分析.并采用MATLAB/Simulink对发动机控制回路的部件模型进行仿真,通过模拟器的调试验证,结果表明所建立的发动机控制回路故障模型符合模拟器仿真发动机控制系统的要求.     

机电装置频率特性的数字化测试方法研究

机电装置的动力学模型是研究装置特性、开展控制器设计的基础.本文对机电控制系统设计中的实验建模问题进行了研究.提出了使用dSPACE半实物仿真系统进行机电装置频域特性测试和模型辨识的数字化测试方法,从理论上推导了频响函数的最佳估计原理,从实际上分析了测试参数的选取原则,并给出了实验和分析结果.使用该方法可以方便地得到被测系统的频率特性曲线和传递函数解析式,并能将模型参数导入Matlab控制工具箱进行控制器的设计,为进一步开展机电装置的动力学和控制综合优化问题提供了有效手段.     

液压支架初撑力手动增压装置设计与应用

针对液压支架初撑力不足导致的工作面顶板过早离层、切顶线前移和煤壁片帮等安全问题,设计了一种液压支架初撑力手动增压装置。该增压装置与原升架液压系统的液控单向阀并联,在不影响正常升架的前提下通过手动操作补液增压,提高支架初撑力。对应用手动增压装置前、后的增压控制回路进行AMESim建模及仿真,通过对比分析发现,手动增压装置的增压效果明显;在某煤矿工作面ZY8500/21/45D型支架上进行现场试验验证液压支架初撑力的增压情况,结果表明,该手动增压装置能够显著提升支架初撑力,满足煤矿开采需求。     

软腔体柔性机械臂的T-S模糊建模方法的研究

提出一种利用T-S模糊模型的柔性机械臂建模方法;柔性机械臂是一个高度复杂、高度非线性、高度耦合的非线性时变系统,而模糊模型本质上是一种非线性模型,可以任意精度逼近任何非线性系统;利用减法聚类算法离线辨识了T-S模型的前件参数,同时利用最小二乘法求得了T-S模型的后件参数;最后将模型的仿真结果和实验结果进行了对比分析,验证了模型的准确性;由此表明,柔性机械臂T-S模糊建模方法是有效的,它具有模糊模型的特点,可以任意精度逼近任何非线性系统,为柔性机械臂的模糊建模和下一步研究提供了理论指导及重要的前提条件.     

雷达天线控制系统频域辨识与仿真方法研究

雷达天线控制系统仿真是雷达系统目标跟踪动态仿真中一个重要环节;为解决雷达天线控制系统仿真中滞后误差大、动态效果差等问题,依据某雷达天线控制系统性能实际测试结果,以典型系统模型作为研究对象,利用频域最小二乘法完成模型参数辨识,建立系统模型,并对辨识模型进行验证;在此基础上,采用基于时域的增广矩阵法对系统进行了数字快速仿真分析;结果表明,辨识模型满足精度,且增广矩阵法能够有效快速地完成系统数字仿真,对天线控制系统建模以及快速动态仿真研究具有一定的参考价值.     

宏/微运动控制的电感传感器动静态校准装置

为改善电感位移校准装置校准精度、校准量程及动态频响难以兼顾的问题,采用宏/微运动控制方法驱动校准装置作快速、精密、大范围定位.在简述校准方法工作原理及结构之后,对以静压双V导轨/直线电机组合的宏动平台及以柔性铰链/压电陶瓷组合的微动平台进行动力学建模,并获得宏微平台的传递函数.设计微动跟随宏动和宏动跟随微动两种控制策略,并进行建模和仿真分析,对比两种控制策略下的测量结果并分析原因.设计并搭建实验平台后进行校准装置的性能测试,实验结果表明:宏动跟随微动控制策略具有更高的动态频响性能,校准装置在全行程20 mm内分辨力达到5 nm,在幅值为0.05 mm的正弦频率响应实验中,动态频响达到100 Hz,可满足电感传感器的动静态校准要求.     

核电厂模拟机电气系统建模与仿真

核电厂全范围模拟机电气系统数量众多导致仿真计算量巨大,设计参数的缺失影响仿真精度,系统数据接口之间的数值传输需要实时准确.为提高仿真计算效率、精度和保证实时数据传递,阐述了系统仿真策略和参数分类存取方法;基于电动机、静态负荷及低压开关模型和仿真,重点讨论了模块参数的反算功能和接口数据实时传递原理.以某1000 MW核电厂电动机及电气系统主接线为例,对仿真模型和方法进行了分析和验证.仿真结果证明:采用电气系统仿真策略和仿真方法,有效减少了全范围模拟的电气系统数量,对设备参数进行分类存取,提高了仿真计算效率;关键模型参数的自动反算和系统设备接口数据的及时准确传输,保证了计算的简洁性和数据传输的实时性;同时模型的仿真精度满足设计要求.仿真模型方法及开发工具在核电厂模拟机电气系统建模与仿真中具有广泛的适用性.     

数字仿真理论与应用中的若干问题探讨

证明了离散相似法与龙格-库塔法的关系,从而揭示了数字仿真的本质;通过实例分析指出了在系统中多处使用超前一拍的零阶保持器,可以提高闭环系统的仿真精度;以火电厂热工过程为背景,提出了仿真计算步距的估计公式;探讨了数字仿真在控制系统参数优化及系统建模中的应用问题;提出了使用仿真与优化的方法来替代经典控制理论中的系统复频域分析方法.     

基于模糊-PID的高空台液压加载系统智能控制

为了改善航空发动机高空模拟试车台(简称高空台)液压加载系统的控制性能,解决手动调节控制精度低且闭环控制快速性较差的问题,提出了一种将开环模糊控制与闭环PID控制相结合的智能复合控制方法。首先,结合高空台液压加载试验特点和设备特性,利用真实试验数据基于最小二乘系统辨识搭建了系统的分段线性模型。其次,使用频域法设计参数调度的PID控制器,解决了手动调节控制精度低的问题。最后,结合试验操作人员提供的经验知识和历史试验数据结论搭建了模糊开环控制器,设计控制器选择模块和积分补偿模块,将模糊开环控制器与闭环PID控制器相结合形成智能复合控制器。通过仿真验证得出,智能复合控制器的控制效果在精度上明显优于人工手动调节,在快速性上明显优于PID控制器,调节时间缩短了39%～87%。     

基于Matlab的自行火炮液压管件应力分析

液压管件作为某型自行火炮液压系统的一类重要元件,其机械性能在很大程度上影响整个液压系统的工作寿命.采用建模和仿真技术研究其应力分布,提出依据广义胡克定律建立液压管件在高强度载荷作用下的力学模型的方法,利用Matlab进行仿真分析,结合仿真结果对液压管件径向及切向应力的分布规律进行了探讨,对于液压管件的疲劳分析以及力学性能研究具有一定的参考价值.     

重型燃气轮机IGV系统建模与故障仿真

重型燃气轮机是能源高效转换与清洁利用系统的核心动力装备。为确保重型燃气轮机的安全、稳定运行,以双连杆型进口导叶(IGV)系统为研究对象,进行分析建模与故障仿真研究。首先,对IGV系统进行机理分析,建立了液压驱动部分和机械传动部分的动力学模型。其次,基于模块化建模方法,在Simulink中搭建了非线性IGV系统仿真模型,并将IGV仿真模型输出与燃机电厂IGV历史运行数据进行对比。最后,对典型故障进行故障机理分析,分别建立了各类故障的动力学模型,并在Simulink中搭建了故障仿真模型。仿真结果表明,所建IGV系统模型能准确反映IGV角度跟随负荷的变化,与电厂实际运行数据一致;IGV系统故障模型与故障机理分析基本符合,具有较高的准确性。建模与故障仿真具有良好的研究前景,为燃气轮机IGV系统的动态分析和故障诊断提供了重要技术参考。     

负载台电液时变加载系统研究

该文在深入剖析运载火箭姿控系统仿真专用设备负载台加载系统的基础上,将现代计算机控制技术和液压控制技术相结合,研究和解决了负载台时变加载的关键技术问题,使半实物仿真进一步逼真化、通用化。     

AMESim仿真技术在飞机液压系统中的应用

对法国Imagine公司推出的专门用于工程系统建模、仿真和动态性能分析的高级液压／机械系统建模、仿真平台AMESim的主要特点和功能进行分析．以飞机前起落架液压收放系统为例应用AMESim建模仿真技术，使用图形化建模方法建立系统元件的仿真模型，对飞机前起落架收放系统进行仿真结果分析，并提出采用AMESim的批处理方式优化系统参数的方法．     

Quantitative feedback controller design and test for an electro-hydraulic position control system in a large-scale reflecting telescope

For the primary mirror of a large-scale telescope, an electro-hydraulic position control system (EHPCS) is used in the primary mirror support system. The EHPCS helps the telescope improve imaging quality and requires a micron-level position control capability with a high convergence rate, high tracking accuracy, and stability over a wide mirror cell rotation region. In addition, the EHPCS parameters vary across different working conditions, thus rendering the system nonlinear. In this paper, we propose a robust closed-loop design for the position control system in a primary hydraulic support system. The control system is synthesized based on quantitative feedback theory. The parameter bounds are defined by system modeling and identified using the frequency response method. The proposed controller design achieves robust stability and a reference tracking performance by loop shaping in the frequency domain. Experiment results are included from the test rig for the primary mirror support system, showing the effectiveness of the proposed control design.     

A virtual environment simulator for mechanical system dynamics with online interactive control

Virtual prototyping is an effective tool in the development of mechanical product. Physically accurate simulation of multi-body mechanical system enables designers to investigate, explore, and experience the performance and behavior of an evolving product and thus reduce the number of physical prototypes needed. For the sake of better support for designers to manipulate the simulation, we have developed a dynamic simulation package of mechanical system, which provides an interactive control during the simulation process. The package incorporates physical behaviors and dynamic interactions by dynamics based modeling approach in multi-body mechanical system. In the package, user’s actions (e.g., loading a model, picking and dragging objects, steering objects during simulation process, etc.) are based on an ATN task management, and a multi-modal interface is provided which supports 2D desktop devices and 3D VR devices. The main contribution of the simulator is providing supports that allow users’ interactive manipulation in the simulation loop. During the simulation process, users can modify the constraints between components, apply force/torque to interested components and change the parameters of forces/torques. The simulator automatically updates the dynamic model of the mechanical system in real time, and then continuously simulates the behavior of the model under the current condition in the loop. An example of dynamic simulation of a vehicle is implemented and the simulation result is compared to that of ADAMS to verify the correctness and accuracy of the simulator. With the real-time interaction, solution and visualization of simulation model, the package affords better support for designers to participate in the simulation interactively and effectively.     

具有惯量特性的并网逆变器黑箱模型辨识

针对具有惯量特性的并网逆变器,提出了一种统一虚拟同步发电机(VSG)模型和基于智能算法的惯量阻尼参数辨识方法,实现了对未知模型的商业化并网逆变器装置的数学建模和惯量评估.基于将具有惯量特性的并网逆变器装置等值为一台VSG的思想,总结了现有各种VSG的实现方法,归纳出一种包含锁相环和动稳态阻尼特性的统一VSG模型;利用遗...     

高空台液压加载系统试验智能运行技术研究

为了满足航空发动机高空模拟试验智能化需求,以高空台液压加载系统为研究对象,研究其试验智能运行的关键技术。通过深入分析液压加载系统设备组成及试验智能化存在的传感器数据利用不充分、控制精度不高和数据可视化展示不直观等问题,提出基于层次分析法的数据分组关联架构,设计数据融合架构对传感器数据进行预处理并对数据进行数据层、特征层和决策层融合。针对控制精度不高且须满足快速性的要求,提出一种基于设备特性与加载谱的智能复合控制框架用于智能化控制。针对液压加载系统子设备众多且易发生故障并存在性能退化的问题,提出基于深度学习的故障诊断方法与基于支持向量机的健康预测方法。同时,提出一种基于WebGL框架下的液压加载系统工艺流程可视化展示方法并建立了三维可视化模型,实现液压加载系统动态模拟的运行状态显示。     

航空发动机机械液压控制器建模及仿真技术研究

以流量连续方程和力平衡方程为基础,研究了航空发动机机械液压控制器典型部件的建模方法以及系统中存在的北线性环节的描述方法。对某型航空发动机慢车转速燃油控制系统进行了建模和数字仿真研究,结果与工程实践中现场的情况一致,效果优于常规的仿真方法。工程实践已经验证了仿真研究给出的主要的控制器参数改变的建议是正确的,使控制系统的性能达到了设计要求。这表明所提出的航空发动机机械液压控制器建模和仿真方法是正确、有效的。