一种涡轮叶尖间隙主动控制系统的建模与仿真

为了提高现代航空发动机的性能,通过机械装置来控制(减小)涡轮叶尖间隙成为现在和未来的一个研究热点。在分析研究了航空发动机在不同工况下涡轮叶尖间隙的变化规律的基础上,提出了一种双闭环主动快速控制系统。进而,设计了一种可以控制非均匀叶尖间隙变化的作动装置,并对其进行了深入的数学建模分析。最后,分别通过PID和模糊PID两种控制器工作方式,对所设计的涡轮叶尖间隙主动快速控制系统的控制效果进行了仿真验证,结果表明,在起飞时段,PID控制曲线与模糊自适应PID控制曲线基本重合;但是在巡航、迅速减速、迅速加速、再次巡航时段,模糊自适应PID的控制效果要明显优于PID控制。     

涡轮叶尖间隙动态建模的LS-SVM方法

为了延长现代航空发动机的工作寿命,提高其工作性能及降低耗油率,叶尖间隙主动控制技术成为国内外的一个研究热点。叶尖间隙的动态建模是实现叶尖间隙主动控制的关键技术。为此,首先对涡轮叶尖间隙的变化机理进行初步分析,分析了涡轮叶尖间隙在温度、离心力及机动飞行下的变化规律,然后,研究了适用于叶尖间隙动态建模的最小二乘支持向量机方法。仿真结果表明:最小二乘支持向量机在叶尖间隙动态建模中具有良好的实用性及可靠性,即使叶尖间隙的动态变化存在严重非线性,也仍然有效。     

航空发动机叶尖间隙测试微波传感器设计与计算

设计了一种基于微带贴片天线原理的微波传感器,用于航空发动机的叶尖间隙测量与主动叶尖间隙控制.此传感器通过微波相位法行间隙距离的测量,不受发动机中燃油和污染影响,有很高的测量精度和稳定性.在理论分析的基础上,建立了工作在24 GHz左右的微波传感器模型,通过模拟计算得到了0.1～6 mm测试范围内最低灵敏度为0.5°/mm,验证了该设计的正确性.     

影响涡轮叶尖间隙的转子振动抑制方法

为了提高现代航空发动机的性能,涡轮叶尖间隙的主动控制已成为国内外的一个研究热点.在对影响涡轮叶尖间隙变化因素的初步分析基础上,针对飞行器稳态飞行条件下涡轮转子系统的不平衡力产生的振动对叶尖间隙的影响,提出了一种新的抑制涡轮转子振动的方法——电磁平衡头在线动平衡方法,并通过建模仿真分析,论证了这种方法的有效性.     

航空发动机转子叶尖间隙测量

简述了航空发动机转子叶尖间隙控制的意义及作用,转子叶尖间隙设计选择的依据.以某型风扇和某型高压压气机转子叶尖间隙测量为例,具体分析了间隙对性能的影响作用和变化规律,论证了间隙测试技术作为一种指导和验证手段在工程应用中的重要作用.     

高压压气机动叶叶尖间隙流动数值仿真研究

运用NUMECA CFD对某高压压气机12级动叶尖部间隙流场进行数值仿真,并与无间隙条件下的流动情况进行对比、分析,详细揭示了动叶叶尖间隙区域的流动特征.结果表明无叶尖间隙时压气机并不能获得最优的性能参数;叶尖间隙的存在使得在动叶尖部形成表现为多种复杂涡结构的泄漏流;叶尖问隙在较小范围变化时,压气机的性能参数变化显著,在最佳间隙0.135mm时压气机获得较高增压比和等熵效率,但当叶尖间隙超过临界值继续增大,压气机性能急剧下降.     

航空发动机碳纤维复合材料风扇叶片叶尖间隙测量研究

动叶片的叶尖间隙参数直接决定航空发动机的工作效率和运行安全，随着发动机朝着质量更轻、运转效率更高的方向发展，碳纤维复合材料(CFRP)被广泛应用于大涵道比航空发动机风扇叶片的设计，然而材料导电性会影响间隙测量结果。提出了一种基于电容法的CFRP叶片叶尖间隙测量方法；利用显微观察和元素分析，获取了CFRP叶片导电性规律，建立了仅碳纤维层参与构成电容器极板的叶尖间隙测量模型；开展了金属叶片和CFRP叶片叶尖间隙测量的仿真和实验，结果表明，两种叶片在不同间隙值下的电容输出呈比例关系，CFRP叶片的叶尖间隙测量精度优于45μm;完成了某型大涵道比航空发动机的测量试验，验证了航空发动机CFRP风扇叶片叶尖间隙测量方法的可行性和可靠性。     

基于主动防喘的航空发动机加速控制仿真

开展基于主动防喘的航空发动机加速控制仿真研究。在建立航空发动机数学模型的基础上,设计了基本加速率控制、基于主动防喘的加速率控制、基于主动防喘的喘振裕度控制及基于喘振裕度估计的喘振裕度控制等4个发动机加速控制方案。仿真结果表明:①主动防喘控制可以在发动机稳定性恶化的情况下,通过较小的控制输出和性能损失实现无喘加速;②主动防喘控制与直接喘振裕度控制相结合可以简化发动机加速控制器设计,不需要额外的优化过程便能得到较优的加速性能;③主动防喘控制可以降低发动机设计点的喘振裕度,从整体上提高了发动机的性能。     

基于自适应滑动均值和小波阈值的叶尖间隙信号降噪方法

动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一。提高叶尖间隙信号信噪比是实现高精度叶尖间隙测量的关键,为此提出基于自适应滑动均值和小波阈值的混合叶尖间隙信号实时降噪方法。首先根据叶片转速等信息,估算叶尖间隙信号带宽大小,然后通过动态改变滑动均值滤波的滑动点数来实现自适应低通滤波,最后结合小波阈值降噪时频分析能力,进一步降低噪声干扰。通过仿真实验确定采用db5小波基函数进行6层小波阈值分解,仿真结果表明该方法在各项降噪评价指标方面全面优于现有的有限脉冲响应和固定点滑动均值滤波方法。1000 rpm~4000 rpm转速范围内实际测试表明,该方法最大测量误差为16μm,有效提高叶尖间隙测量精度。     

9.基于自适应滑动均值和小波阈值的叶尖间隙信号降噪方法

动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一。提高叶尖间隙信号信噪比是实现高精度叶尖间隙测量的关键,为此提出基于自适应滑动均值和小波阈值的混合叶尖间隙信号实时降噪方法。首先根据叶片转速等信息,估算叶尖间隙信号带宽大小,然后通过动态改变滑动均值滤波的滑动点数来实现自适应低通滤波,最后结合小波阈值降噪时频分析能力,进一步降低噪声干扰。通过仿真实验确定采用对db5小波基函数进行6层小波阈值分解.仿真结果表明该方法在各项降噪评价指标方面全面优于现有的有限脉冲响应和固定点滑动均值滤波方法。1000rpm~4000rpm转速范围内实际测试表明,该方法最大测量误差为16μｍ,有效提高叶尖间隙测量精度。     

梯形间隙处理机匣对于离心压气机性能的影响

针对高速离心压气机设计了6种梯状间隙机匣处理结构,采用数值模拟方法比较分析了不同机匣结构对离心压气机性能和稳定性的影响。结果表明:随着梯状间隙结构径向尺寸的增大,近失速点效率会随之逐渐下降,而稳定裕度值和近失速点压比则有所提高。梯状间隙结构大径向间隙区域的轴向尺寸变小,会使近失速点效率,压比以及稳定裕度值都略有增大。通过对叶顶区域流场的分析,揭示了梯状间隙结构机匣处理的扩稳机理。     

基于奇异摄动的双连杆柔性臂模糊控制

讨论了双连杆柔性臂位置控制问题。应用拉格朗日-假设模态法建立系统的动力学方程，并用奇异摄动法将双连杆柔性臂系统分解为两个降阶的慢变子系统和快变子系统。针对柔性臂强非线性、强耦合性及不确定性等特点，给出一种慢变子系统在反馈线性化后采用模糊控制、快变子系统因呈线性系统而采用简单的最优控制的混合控制方法。其中，模糊控制是二维PD型控制器，其输入为关节角跟踪误差及其导数。最后进行了计算机仿真，结果表明，该方法不仅能实现柔性臂轨迹的快速、准确跟踪，有效的抑制弹性振动，并且对负载的变化具有强的鲁棒性。     

PI control based on fuzzy set-point weighting tracking for hydraulic crane boom system

A PI control strategy based on fuzzy set-point weighting following was proposed for the active damp- ing control of a hydraulic crane boom system (HCBS). Two valve-controlled PI controllers, which include a proportional feedforward controller based on fuzzy set-point weighting following and a limited semi-integrator(LSI), are designed re- spectively. LSI is used to limit output signal and to prevent wind up at the low frequency of the spectrum . By using a range camera and an electronic feedback control, the tip damping on the HCBS can be adjusted artificially. A collaborative control simulation technique of HOPSAN and MATLAB/SIMULINK is applied to the controller design. Simulation results show that the proposed PI control system has less overshoot as well as faster response. The tip damping on the HCBS during operation is improved.     

水平运动的三自由度欠驱动机器人的位置控制

以水平运动的三自由度欠驱动机器人为研究对象,对其位置控制问题进行研究．基于分层控制思想提 出一种模糊控制系统,将欠驱动机器人末端位置控制问题进行分解,末端位置由主动关节的旋转与被动关节的伸展 或收缩组成．第1 关节按照规划的曲线运动,第2 关节和第3 关节通过动力学耦合作用运动到期望位置．主动关节 2 的控制力矩或控制电压通过对模糊逻辑控制器的输出量进行加权求和得到．采用该控制原理,通过数值仿真和实 验实现了3R 欠驱动机器人在操作空间中末端点到点的位置控制．     

PI control based on fuzzy set-point weighting tracking for hydraulic crane boom system

A PI control strategy based on fuzzy set-point weighting following was proposed for the active damping control of a hydraulic crane boom system （HCBS）. Two valve-controlled PI controllers, which include a proportional feedforward controller based on fuzzy set-point weighting following and a limited semi-integrator（LSI）, are designed respectively. LSI is used to limit output signal and to prevent wind up at the low frequency of the spectrum. By using a range camera and an electronic feedback control, the tip damping on the HCBS can be adjusted artificially. A collaborative control simulation technique of HOPSAN and MATLAB/SIMULINK is applied to the controller design. Simulation results show that the proposed PI control system has less overshoot as well as faster response. The tip damping on the HCBS during operation is improved.     

Robustness Comparative Study of Two Control Schemes for 3-DOF Flexible Manipulators

This article describes a comparative study of two control schemes designed for a new three-degree-of-freedom flexible arm. This arm has been built with light links, has most of its mass concentrated on the tip, and its special mechanical configuration uncouples tip motions in spherical coordinates. This special configuration simplifies the dynamic modeling and control of the arm. A compliance matrix is used to model the oscillations of the structure. A consequence of this simple dynamics is that minimum sensing effort is required (only direct motor and tip measurements), and the use of complex observers is avoided because the state of the system can be very easily obtained from these measurements; then its control becomes very simple. Two two-nested control loop schemes are used to control the tip position, by using a joint position and tip acceleration feedback, measured with accelerometers placed at the tip (first control scheme), or tip deflexions feedback, measured with strain gauges placed at the bars of the mechanism near the joints (second control scheme). Both control systems can be considered as equivalents when nominal payload is used for designing them. It can be proved that the use of strain gauges is more robust than the use of accelerometers as tip sensors if the tip mass differs from the nominal one. Simulated results are presented for both control schemes and different payload conditions. Comparative results between the controlled and non-controlled tip responses are also shown.     

活性污泥系统中溶解氧模糊控制器的研究

分析了活性污泥系统中溶解氧（DO）控制的重要性及复杂性后，提出用模糊控制的方法控制污水处理中的溶解氧，并设计了溶解氧模糊控制系统，为污水处理的自动控制提供了一种新的设计方法。     

低频振动主动控制系统的设计及实验研究

研制了一种电磁式主动吸振器作为低频振动主动控制的执行机构,基于LMS自适应滤波算法设计了相应的控制律,该算法具有实现简单,计算量小等优点,利用DSP作为控制算法的核心器件,搭建了主动减振系统,最后通过两端固支梁减振实验表明了该系统和控制算法的有效性。