基于变量燃料泵的无级变速活塞式发动机性能研究

对于开式循环热动力推进系统实施转速闭环控制是提高武器效能的方法之一。本文从热动力推进系统发展无级变速的必要性、可实现性以及安全特性的角度出发,提出了基于变量燃料泵的活塞式发动机无级变速转速闭环控制技术方案,变量燃料泵可满足在任意指令工况（变速、变深）的流量要求,发动机控制单元（ECU）采用变结构控制律可实现无级变速及稳定工况的控制精度。仿真结果表明,基于变量燃料泵的转速闭环控制系统可以满足活塞式发动机的性能要求,说明无级变速技术热动力推进系统应用在鱼雷中是可行的。     

水下涡轮机系统转速闭环控制研究

应用于高速水下航行器的开式涡轮机系统具有耗气量低、焓降大和结构简单等特点,但该系统对工况敏感。采用调节燃料泵泵角的闭环控制策略,建立开式涡轮机动力系统及其泵角执行机构的数学模型,设计合理的控制算法并研制转速闭环控制器,首次实现了水下涡轮机的无级变速控制。半物理仿真试验结果表明,所设计的控制器可保证系统转速在变工况下跟随指令转速,转速调节的过渡时间不大于7 s,最大转速偏差不大于20 r/min,燃烧室压强超调不大于5%,保证了系统的安全性,可以有效地支持航行器新型制导规律的实现。     

基于EASY5的AUV热动力系统建模与仿真

在实现水下航行器的智能化,优化弹道,提高技战性能等方面,水下航行器热动力装置采用闭环控制相对于开环控制具有明显的优势。该文以新型多速制燃料流量闭环控制水下航行器热动力系统为原型,研究了基于EASY5的水下航行器热动力系统建模与仿真,建立了仿真对象的数学模型和规范的模块化仿真模型,进行了水下航行器热动力系统设计工况（稳态）、启动过程及变工况的实时仿真。通过将仿真结果与水下航行器台架试验数据进行对比分析,结果表明,所建立的模型较为完整、准确,仿真运行可靠,研究成果满足工程需求。     

跨介质航行体流体动力调控研究进展及新构想

流动控制是保证跨介质航行体以较低载荷和较小姿态安全出水的有效途径.已有水下航行体通气流动控制均为开环控制,多相流闭环控制研究尚属空白.分析了跨介质航行体空泡流体动力特性,系统总结了水下航行体流体动力调节技术及其控制策略,提出了一种以通气多相流控制为主、水动舵翼控制为辅、与航行体响应耦合的闭环控制新构想,并剖析了该闭环控制方法的难点与关键技术,为后续开展进一步研究提供了基本研究思路和技术路线.     

水下航行器热动力推进系统数字仿真研究

为满足新型水下航行器燃料流量闭环控制热动力推进系统设计、研制、试验和验证的需求,建立了较为精确的系统数学模型,应用MATLAB/SIMULINK进行高效的模块化仿真建模与仿真试验,得到了不同工况阶段的热动力推进系统各项参数（如燃烧室压强、发动机输出转速和转矩等）的仿真结果,从而可对热动力推进系统在启动、变深及变速等过程中的动态特性进行分析,弥补了目前功率台架试验仅能提供系统稳态特性的不足,为热动力推进系统的可靠性设计及其控制装置的鲁棒性设计提供必要的参考,并可部分替代半实物仿真及台架试验的功能,降低设计和研制成本。     

基于LQR方法的水下航行器热动力推进系统控制研究

对水下航行器热动力推进系统的非线性模型进行了线性化处理,应用线性二次型控制方法设计了系统的最优控制器,采用极点配置的方法设计了系统的状态估值器。并对系统的恒深变速过程和恒速变深过程进行了仿真计算。仿真结果表明,所设计的最优控制器取得了理想的控制品质,能够大大改善动力系统的性能。     

热动力系统外轴转速波动问题初探

为分析热动力系统航行试验时出现的发动机外轴系统转速异常波动的现象。该文从系统角度出发,探讨了与发动机外轴系统联系紧密的发动机、发电机、航行器壳体、舵电机等部件的工作特性,建立了足以支撑工程问题分析的数学模型,并进行了分析与估算。指出,发动机外轴系统转速波动的主要原因是水下航行器用电器的电功率负荷变化,该电功率负荷变化的同时还对水下航行器横滚控制回路造成明显干扰。对于该扰动的不当响应将造成差动舵电机动作过于频繁,最终使得发动机外轴转速不能得到恢复。     

鱼雷涡轮发动机变工况控制方法的选择

鱼雷在变速或变深等变工况下工作时,涡轮机主要工作参数的变化会引起其他参数一系列的变化,导致涡轮机效率下降,以至于不能正常工作,所以必须对变工况过程中的鱼雷动力系统进行相应的调节,以期获得较好的系统运行效率和平稳性.本文通过建立涡轮机的功率模型,分析模型中在变工况条件下的可调参数,采用了同时调节推进剂流量和工作喷嘴数目的控制方法,同时对工作喷嘴数目的调节采取了一定的优化措施.仿真结果验证了控制方法的可行性.     

一种开环燃料流量调节系统的分析及其改进建议

本文分析了一种开环燃料流量调节系统,指出该系统某些不够合理的方面,并对解决问题的技术途径作了探讨,认为采用闭环调节系统或开环压强调节系统对鱼雷热动力装置功率进行控制可能更趋合理。     

基于Matlab/Simulink的水下航行器建模与仿真

为便于对水下航行器的运动弹道和运动控制进行计算机仿真,建立一种基于Matlab/Simulink的水下航行器模型。利用矢量化建模方法,给出水下航行器6自由度空间运动数学模型,详细论述Simulink建模过程和S函数的实现方法,并应用所建立的Simulink模型,对水下航行器的开环运动、操纵性以及闭环运动控制相关问题进行仿真。仿真结果表明,该系统符合水下航行器的实际运动规律。     

基于GO-Markov的飞机燃油闭环控制系统可靠性分析

飞机燃油控制系统是发动机的能量控制中枢,对飞机的飞行性能有重要影响。发动机电子控制器通过调节进入燃烧室的燃油流量来控制发动机的推力,同时旁通活门反向打开形成闭环反馈控制系统。利用GO法难以准确对其进行可靠性分析,为此提出一种基于GO法的系统可靠性计算方法。依据飞机燃油控制系统原理图建立GO模型,对闭环回路环节进行状态组合。利用马尔可夫状态转移过程获得状态转移矩阵,推导出闭环回路环节的稳态概率公式,并对某型飞机燃油控制系统进行可靠性计算。计算结果表明,在不改变GO法建模规则的前提下,该方法考虑了闭环回路反馈信号对系统可靠性的影响,能更真实地反映飞机燃油闭环控制系统的可靠性。     

部分进气燃气涡轮机叶轮流场数值模拟

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对部分进气燃气涡轮机叶轮内部流场进行全3D粘性定常数值模拟,研究了涡轮机叶轮内部流场精细结构。研究结果表明,本文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉部分进气燃气涡轮机叶轮内部存在的各种复杂流动结构;叶轮进口燃气超音速,导致叶轮入口产生激波,激波与边界层干涉,造成边界层分离,引起流动损失增大,从而影响叶片的载荷分布和涡轮效率;叶轮通道内部流动呈强3D特性,存在各种旋涡结构;部分进气设计和叶轮高速旋转,使叶轮受到强烈的交变力冲击,对叶片应力分布产生不利影响。该方法为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。     

柴油机供油提前角的闭环数字控制

本文提出了一种柴油机供油提前角电液调节系统,建立了动态数字模型。通过微机对其进行闭环数字控制,得到了系统变采样周期情况下的优化参数和性能变化规律,试验结果表明,系统性能完全满足实用要求。     

基于LMI的超燃冲压发动机鲁棒PI控制器设计

首先将燃油供给系统作为超燃冲压发动机的主导动态,并假设燃油供给系统为惯性环节,构建了超燃冲压发动机推力闭环控制系统．然后基于LMI理论提出了一种单输入单输出系统PI控制器参数整定方法,并给出了该控制器存在的一个充分条件．最后基于该方法设计了超燃冲压发动机单点喷油推力闭环控制系统的PI控制器,仿真结果表明,该控制器具有良好的鲁棒性．     

水下航行体燃气涡轮机工作特性数值研究

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对水下航行体涡轮机的工作特性进行了数值计算,研究了水下航行体涡轮机气动性能的主要参数（涡轮功量、流量和效率）与状态参数（转速、膨胀比）之间的关系,分析了涡轮机通流部分各种损失的变化规律,为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。研究表明,涡轮机喷管流动状态不受其后叶轮的影响,只与涡轮机膨胀比有关;存在一个临界膨胀比值,涡轮机膨胀比大于此值时,喷管速度系数和总压恢复系数随膨胀比变化比较平缓,而小于时,喷管速度系数和总压恢复系数随膨胀比减小而急剧减小;存在一个临界膨胀比,使得涡轮机效率最大;膨胀比大于此值时,涡轮机效率随膨胀比减小而减小;小于此值后,涡轮机效率随膨胀比减小而急剧降低;同一膨胀比下,涡轮机转速减小,涡轮机效率降低。     

单回路梅森公式的推广

采样控制系统中,其闭环输出函数的求解较为复杂,没有统一的公式。从连续时间系统的单回路梅森公式入手,将其思路推广到采样控制系统中,由于采样器位置的不同,分析了3种典型的结构,归纳出闭环输出函数C（Z）的一般公式。只要系统前向通路中有一个实际采样开关存在,便可根据该公式求出单回路闭环采样系统的输出函数,得到求解采样控制系统输出函数的简便方法。     

动叶围带对鱼雷涡轮机通流性能影响研究

针对鱼雷涡轮机叶片短小,顶部间隙泄漏损失严重的问题,基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对有无围带下鱼雷涡轮机通流不同工况下流场及性能进行了数值计算,研究了有无围带时涡轮机功率、效率、燃气流量以及各种流动损失的变化规律,分析了叶轮围带对涡轮机通流流场及性能的影响。研究表明,在鱼雷涡轮机叶轮顶部上安装围带有助于消除叶轮流道主流中叶片径向的泄漏流动,减小叶轮内部流动损失,提高涡轮机通流效率和功率,改善鱼雷涡轮机通流部分的工作性能。     

机器鱼双闭环正弦形轨迹跟踪控制方法

为实现机器鱼位置和姿态的实时轨迹跟踪控制,通过将姿态控制作为内环、位置控制作为外环的方式设计双闭环控制算法。内环通过采用滑模控制器使得其收敛速度大于外环,保证闭环控制系统整体稳定性,通过李亚普诺夫稳定性定理证明机器鱼位置姿态双闭环控制系统具有渐近稳定性。仿真结果表明：该方法可有效控制机器鱼纵垂面轨迹的实时追踪;实验中机器鱼完成预设运动共耗时12 s,其轨迹最大误差和平均误差分别为0.078 m和 0.052 m,验证了双闭环算法在机器鱼轨迹跟踪控制中的有效性和高效性。     

陀螺稳定平台自适应分层滑模速度控制

为了消除高精度陀螺稳定平台系统中的非线性因素对系统控制的影响,设计了一种自适应分层滑模速度控制器。结合某小型电视跟踪导引头中的陀螺稳定平台实际系统,首先,介绍了稳定平台系统的控制结构,具体分析了陀螺速度闭环的工作原理,以及系统中影响速度控制性能的主要非线性因素。其次,针对系统特点,结合滑模控制强鲁棒性的优点,在速度闭环中设计了分层滑模控制。在边界层内,采用了积分增益型滑模控制。在边界层外,采用了带有灰色预测控制项的滑模控制。针对滑模控制中扰动量无法准确确定的问题,设计了自适应调整方法实时估计扰动量的大小。最后,利用Lyapunov方法证明了该方法的稳定性。在导引头稳定平台上实验表明,同PID控制相比,该滑模速度控制器能够有效消除系统非线性因素的影响,改善了闭环速度揎制的性能,提高了稳定精度。同时,与比例滑模控制相比,该方法有效减弱了抖振现象。