结冰风洞试验段转盘控制系统设计与应用

结冰是飞机的重大安全隐患,结冰风洞是研究飞机结冰与防除冰的地面试验设备,飞机模型安装在试验段转盘上,通过精确控制转盘带动模型旋转模拟姿态变化;研制了适用于低温、低气压、高湿度环境的转盘机械机构;设计了以317T-CPU、IM174模块和交流伺服的转盘控制系统总体方案,开发了功能完善的转盘监控软件;通过参数优化、主从偏差控制和全闭环位置控制,实现了3个试验段5套转盘机构单转盘、上/下或左/右转盘高精度同步控制;解决了特殊环境下转盘控制系统运行维护问题.转盘控制系统运行超过8年,转盘角度范围±180°,转盘角度和同步控制精度不低于0.02°,各项技术指标达到设计要求,保证了结冰风洞各项试验任务顺利完成.     

旋转叶片电加热防冰系统设计与应用

在开展结冰试验时，结冰风洞风扇叶片前缘有结冰风险，影响风洞安全运行。针对大型旋转叶片结冰问题，提出了旋转叶片电加热防冰系统设计方法，研制了大型结冰风洞旋转叶片电加热防冰系统。首先，研制了内置电加热单元和温度反馈的防冰叶片。针对叶片复杂的工作环境，提出一种新的旋转叶片电加热防冰功率计算方法，通过精确测量和方案优化，设计了基于特殊环境的分半式、大尺寸、高线速度、碳刷自动移开/压紧的导电滑环。最后，采用变结构分级温度闭环和试验参数连锁防冰控制策略解决了旋转叶片结冰问题。该系统已应用于大型结冰风洞，运行中加热电流和叶片温度反馈信号传输连续，所有旋转叶片前缘快速加热且温度分布均匀，防冰效果好。     

防冰总压/静压探针结构及控制系统设计与应用

结冰风洞的过冷液态水滴容易在总压、静压探针的进气口结冰,严重影响总压/静压测量的精准度和可靠性。设计了带温度反馈的防冰总压探针、皮托管和壁面静压测量单元,将总压、静压导管置于加热体内,使总压、静压进气口温度实现闭环控制;优化设计、安装工艺,将铠装双螺旋电加热丝、总压导管和温度传感器安装在不到10 mm管内,使电加热元件绝缘不受损;电加热丝紧贴内壁面,温度传感器伸入进气口附近,总压探针、皮托管无加热死区;采用变结构电加热控制策略,与风洞运行参数连锁控制,实现电加热防冰控制系统快速调节和控制精度要求。解决了总压、静压进气口结冰问题,防冰总压/静压探针已成功应用于结冰风洞复杂试验环境中。     

基于LabVIEW的电热防除冰温控系统设计

设计了一套基于LabVIEW和Agilent 34972A数据采集仪的电加热温度控制系统,用于对防除冰对象的表面温度进行监测与控制.以LabVIEW软件为设计基础,PC、Agilent 34972A、温度传感器与功率控制器共同构成监控系统.通过数据采集仪内置的LAN接口与PC通信,利用LabVIEW上位机软件,实现采集的温度数据实时显示和存储.针对飞机电热防除冰系统,设计开发了周期性加热和设定温度区间加热两种模式.实验结果表明,基于Agilent 34972A搭建的测控系统构造简便,采用LabVIEW的在线编程与控制,操作便捷,提高了测量精度和测量效率.两种加热控制模式能够自由切换,对航空工程领域电热防除冰测控系统的设计开发具有参考价值.     

桨叶除冰碳纤维加热组件温热特性试验技术研究

简要介绍了直升机桨叶防除冰技术发展现状,并对结冰机理、主要除冰方法和除冰传感器进行了阐述.对碳纤维加热组件温热特性试验中涉及的主要技术,如加热电源控制、试验测试和数据分析进行了详细介绍.最后对本次试验存在的不足和后续工作进行了分析.     

多路热气流量控制及其在防除冰试验中的应用

流量精确控制是保证结冰风洞热气防除冰试验成功的关键,针对传统调节阀控制存在受下游影响大和多路流量控制耦合的问题,设计了一套多路热气流量控制系统,采用背压阀对各支路流量控制单元入口压力进行精确控制,通过电作动筒改变各支路针阀喉道流通面积,结合临界流文氏管流量计流量测量,实现多路流量解耦控制。试验表明,多路热气流量控制系统可实现多路流量解耦控制,调节速度快,10 s左右即可达到目标流量,控制精度高,稳定后最大相对误差小于0.6%,该系统可为我国后续飞行器防除冰试验系统验证与适航审定提供有力支撑。     

直升机防/除冰试验云雾控制系统设计

云雾控制系统是直升机防除冰试验中最重要的系统之一,其性能好坏、控制精度准确与否直接关系着直升机防/除冰试验的成败.重点介绍了一种直升机防/除冰试验云雾控制技术,阐述了云雾参数控制的指标、控制原理;然后介绍了云雾控制系统软硬件设计;最后说明了本次控制的先进之处,采取各路水路进行单独PID控制方式,消除每路由于水路带来的重力压差问题,通过水路气路在结构上和设计上独自分开控制,解决水气压力相互耦合的问题,最终实现了水气压力值的精准控制和中等结冰模拟云雾状态环境.     

飞机集中除冰车辆优化调度方法研究

针对大型机场的飞机集中除冰车辆优化调度问题,采用遗传算法进行集中除冰车辆优化调度,提高大型机场的除冰作业效率,减少因飞机结冰造成的航班延误时间。该方法设计了染色体结构,初始种群生成方法,适应度函数和控制参数,完成了除冰车辆优化调度模型的建立。最后通过算例,验证了遗传算法对飞机集中除冰车辆分配调度的优化性能,为飞机集中除冰车辆优化调度提供了新策略。     

基于传感器的飞机地面除冰模拟实验研究

飞机除冰是影响民航冬季安全运行的重要因素之一,为了优化飞机除冰液参数,设计了飞机地面除冰室外实验。在冬季室外条件下通过对结冰的模拟机体表面喷射加热的除冰液进行除冰,在除冰过程中对除冰液流量、除冰液温度进行控制,通过安装在机体上的温度传感器和光纤传感器得到飞机机体表面温度变化和冰层厚度变化情况。通过分析实验结果可得:在一定范围内,除冰液温度升高能有效提高除冰速率;除冰液流量增加也能提高除冰速率,但当除冰液流量超过一定值时,射流冲击成为除冰的主要动力。     

基于μC/OS-III的喷雾结冰控制系统的设计

结冰是影响飞机安全飞行的重要因素,在某一型号飞机投入使用前,需要对该飞机除/防冰系统的性能进行验证。因此,研制了一套基于μC/OS-III的机载喷雾结冰控制系统；给出了系统的整体结构框架及其组成,重点介绍了该控制系统的硬件及软件的设计思路；系统实现了对喷雾设备的水、气路温度及压力的自动调节,在此基础上,还具有参数监测与显示、系统报警、数据分析与保存等功能。试验结果表明,该控制系统具有运行稳定、实时性好、调节速度快、控制精度高等特点,可以使用该系统进行喷雾结冰试验来考察某机型除/防冰系统的工作性能。     

CRONE control based anti-icing/deicing system for wind turbine blades

This paper presents an application of CRONE control, a robust control based on fractional order differentiation, to an anti-icing/deicing system for wind turbine blades. The deicing system uses an electrically conductive polymer paint applied on the blade at ice formation areas. The voltage applied to the paint leads to its heating. Based on a temperature measure provided by various sensors placed on the blade, a control system can thus be used to prevent the blade icing up during wind turbine operation or to deice the blade after a rest time. To design the control system, a thermal model of the blade with the paint was developed and its associated parameters were identified using tests in a climatic wind tunnel. A CRONE controller was then designed and its performance evaluated both on blade subparts in the climatic wind tunnel and on a floor-standing real blade.     

飞机除冰液加热系统单神经元PID控制仿真

针对在飞机除冰液加热系统中管路流量脉动造成温度波动的问题,提出单神经元PID控制策略,建立飞机除冰液加热系统的数学模型,并使用Matlab进行仿真。结果表明,单神经元PID控制策略对飞机除冰液加热过程的控制,比常规的PID控制器速率快、稳定 性高。     

基于分布式架构及PAC技术的风洞测试及控制系统设计

为准确分析飞行器气动载荷的实际变化规律,降低舱门、舱体类结构部件所受到的冲击载荷作用,设计基于分布式架构及PAC技术的风洞测试及控制系统。在Hadoop集群安装环境中,设置HBase加载模块,借助压电传感器结构与压力控制子回路,实现对加热器供气管路的指向性连接,完成风洞测试控制系统分布式架构集群的建立,解决飞行器舱门及舱体结构的气动载荷获取问题。以驱动性程序作为软件控制基础,将所有待处理的传感器信息及测试数据显示至相同控制界面中,实现对风洞测试控制信号的准确分析,完成基于PAC技术的风洞测试自适应控制研究。仿真实验表明,不断增大压电传感器所承受的气动载荷总量,在风洞测试控制系统的支持下,舱门、舱体所受的实际冲击载荷作用均下降至4000GB左右,能够满足缓解飞行器气动载荷压力的测试初衷。     

结冰风洞试验段上壁面自动顶盖装置设计与应用

为了解决模型进出试验段安装和拆卸问题,提出在结冰风洞试验段上顶面设计自动开闭顶盖,利用行车吊装模型进出的方法,研制了外形超12m2、重近5t、定位精度1mm的移动顶盖自动开闭装置。在结冰风洞试验段上壁板中心设计与移动顶盖同尺度的开孔,移动顶盖安装在提升机构的下端,通过四轴同步提升机构垂直升降,用于打开或关闭上壁板开孔;平移机构带动提升机构和移动顶盖,沿试验段上框架顶部龙门结构的两侧支撑轨梁的滑轨水平移动,使移动顶盖从风洞上壁面中心移动到过渡扩散段顶部;研制了升降、平移两轴伺服控制系统,实现了大载荷移动顶盖自动升降和平移控制,解决了移动顶盖结构设计、大载荷四轴同步提升时丝杠间相互别劲、高精度定位控制等问题。系统达到设计指标,已经应用到结冰风洞试验中,提高了试验模型更换效率。