基于离心机的低气压精密控制研究

针对惯性器件全量程气压灵敏度校准难题,发明了一种可抗高离心加速度的气压箱结构,并研制了离心-气压复合校准装置,实现了大g值条件下惯性器件气压特性的校准。本装置设计了两种工作模式:离心机静止时,利用真空泵、高精度压力传感器等气压精密测控系统实现离心-气压复合校准装置的精密控压;离心机工作时,通过密封技术等实现离心-气压复合校准装置保压。本装置通过对安装在离心机上的试验箱内气压进行精密控制,将高线加速度与气压环境有机结合在一起,为加速度计提供可靠的加速度、气压复合计量校准环境。实验结果验证了所设计的气压箱结构可以实现气压范围1~100 kPa,气压偏差优于10 Pa的精密控制。     

离心-温度复合装置的自学习切换控制方法研究

在发动机试验中,推力室脉动压力数据是研究发动机性能、判断不稳定燃烧的重要依据。针对发动机试验脉动压力数据的特点和传统傅里叶变换在时频分析领域的不足,根据经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）方法良好的自适应特征、瞬时频率的精确定位能力、局部瞬时表达能力以及提取信号分量的优点,对发动机试验脉动压力数据进行分析。介绍了采用EMD方法对脉动压力数据进行分析的方法和步骤。分别采用FFT方法、EMD分解和基于不同小波基函数的小波分析方法分析脉动压力数据,总结了FFT和小波分析两种方法对非线性非平稳数据进行分析的不足。研究的结果显示,EMD方法能够较好地分析非线性非平稳脉动压力数据,且对研究、分析发动机试验脉动压力数据的频谱特征和不稳定燃烧具有重要的应用和推广价值。     

离心-振动复合校准技术研究

复合校准技术是武器装备型号项目中使用的高精度惯性器件校准的核心技术,能够在实验室模拟惯性器件“真实”的使用环境。本文针对在离心-振动条件下的加速度计复合校准问题,从系统中存在的动不平衡问题出发,建立了离心-振动复合模型并讨论了在顺臂安装和垂直安装下受到的加速度大小,给出了整个校准系统的不确定度分析。最后基于离心-振动复合校准装置进行实验验证,证明了本文所设计的校准装置和校准方法能够模拟真实的校准环境,提高校准精度。     

多电机驱动系统的保性能鲁棒Funnel控制

本文针对含参数不确定性的多电机驱动系统,提出一种基于最优保性能鲁棒的Funnel控制方法实现系统的规定跟踪性能.该控制方法通过构造Funnel函数对误差系统进行变换,并设计自适应反步控制器保证变换后系统的稳定性即可使跟踪误差的瞬态和稳态响应均被限制在给定的Funnel边界内.然而由于系统中存在的参数不确定性会影响系统的规定控制性能,本文在Funnel控制基础上又设计了最优保性能鲁棒控制器.它是通过将参数不确定性系统的保性能鲁棒控制问题转化为标称系统的最优控制问题,并求解新的黎卡提方程而得到的.因此所设计的控制器不但消除了参数不确定性对系统的影响并且能够使系统的性能指标达到一确定的上界.最后,对四电机驱动系统进行了仿真和实验验证,说明所提出控制方法的有效性.     

基于离心-振动复合装置的加速度计整流误差校准

通过对加速度计传统整流误差校准方法的分析研究,提出了基于离心-振动复合加速度输入的加速度计整流误差校准方案。并通过建立加速度计的非线性耦合模型,给出恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计整流误差计算方法。利用研制的离心-振动复合校准装置,进行了恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计的整流误差试验,结果验证了基于恒加速度和振动加速度复合输入的加速度计整流误差校准方法的合理性和可行性。     

污水处理过程多变量控制方法研究

针对在污水处理过程中存在的多变量相互影响,单变量控制显然不能满足其要求的情况下,本文提出了2种分级多变量模糊控制方法,分别为基于模糊PID-Smith和模糊理论的2级控制和基于双模糊PID-Smith理论的2级控制。这2种控制方法均采用1个双输入、单输出的控制器,它在结构上分为2级,其中基于模糊PID-Smith和模糊理论的2级控制器的第1级结构为模糊PID-Smith控制,第2级结构为模糊控制;而基于双模糊PID-Smith理论的2级控制的2级结构均为模糊PID-Smith控制。这2种控制器的设计方法不但解决了多变量模糊控制规则难以制定的问题,又充分的考虑了其他因素对控制量DO的影响,从而实现了污水处理过程中的多变量模糊控制。本文利用MATLAB软件实现了这2种控制方法的设计与仿真,并和单变量模糊控制进行了比较,总结了多变量模糊控制的特点和优势,指明了把多变量模糊控制应用于污水处理系统是切实可行的。     

单轴转台控制系统软硬件设计与搭建

为满足惯导测试的综合需要,研究具有角位置、角速率、角振动三个功能的单轴转台控制系统的实现方法.根据功能要求,进行控制系统硬件总体方案设计和主要部件选型,进而建立转台的数学模型,进一步分析了电机伺服驱动原理和控制算法,给出了控制参数整定方法,并设计了上位机控制软件.经过坐标变换,三相永磁同步电机可转换为直流电机,即一个二...     

可抗高离心加速度的气压箱设计

在惯性器件的离心-气压复合校准中，气压箱的结构设计决定了传感器的校准精度。而现有的气压箱结构无法满足高离心加速度下的使用要求，因此提出了一种可抗高离心加速度的气压箱结构，以实现高离心加速度下惯性器件的复合校准。为了解决在高离心加速度下气压箱气体泄露问题，通过设计气压箱的结构材料和密封技术研制了一种高密封低气压的实验箱，进而对其箱体强度进行校核计算，得到各个部分的最大受力强度。根据所得数据进行数值仿真，分析在不同离心加速度下的箱内气压分布情况，并在高离心加速度条件下进行了不同气压的试验测试，证明所设计的气压箱在高离心加速度环境下仍能保证系统内部气压的稳定性。因此该气压箱能够用于离心-气压复合校准装置中，实现对惯性器件的高精度复合校准。     

高动态离心机系统的自抗扰控制设计

针对传统PID在控制高速精密离心机系统时难以满足其高动态过程的要求,对系统目标过渡过程进行安排并设计了自抗扰控制器.所提出的自抗扰控制器包括3个部分:跟踪微分器、扩张状态观测器和误差反馈控制器.由于离心机在启动和制动阶段,系统状态会经历一个快速变化的过程,所以在离心机系统动态变化阶段采用跟踪微分器对目标函数进行过渡过程安排,防止系统出现过大超调;并且设计了扩张状态观测器对系统未知干扰进行估计和补偿;补偿后采用误差反馈控制器实现离心机系统高动态过程的跟踪控制.最后通过对自抗扰控制进行参数整定,使得系统满足所提出的各项性能指标要求.仿真结果验证了相比于传统PID控制,所提出的自抗扰控制器在超调量,调节时间以及稳态控制精度等性能指标上具有优越性.