涡桨发动机螺旋桨建模与控制系统设计研究

针对涡桨发动机全权限数字电子控制技术对螺旋桨控制的计算精度和实时性要求,建立了某型发动机螺旋桨实时模型并设计了其控制系统;基于最小二乘辨识方法,应用试车数据建立了螺旋桨实时动态数学模型;采用前向拉力控制模式,设计了螺旋桨转速控制系统,并对模型和控制系统进行仿真验证;结果表明,辨识所得模型满足计算精度和实时性的要求,控制系统能够保证螺旋桨在各个工作状态下安全稳定工作、满足转速控制的需求,具有良好的工程应用价值。     

涡桨发动机最优加速控制研究

研究航空涡轮螺旋桨发动机的加速过程性能寻优控制问题.为改善航空涡轮螺旋桨发动机的加速性能及动态性能,提出建立发动机和螺旋桨机构的一体化优化模型,并应用线性加权和法构造评价函数和遗传算法解多目标多变量最优化问题,在满足所有约束条件以及在保证发动机安全的前提下,达到进一步发挥发动机性能潜力的目的.仿真结果表明,提出的涡桨发动机一体化优化模型及寻优控制方法能很好地改善涡桨发动机的加速性能及动态性能,发动机具有良好的加速性.     

飞行／推进综合控制系统设计与仿真

飞机飞行控制系统与推进系统间有很强的耦合作用,单独设计和发动机控制系统已不能满足需要。该文在单4独研究外部干扰对飞行性能和发动机性能的影响的基础上,根据他们相互的关系,建立了飞行／推进系统一体化数学模型,并在此基础上进行了综合控制设计,对所建的模型进行了仿真,结果表明飞机飞行状态和发动机的工作确实有很强的耦合,同时本文所设计的飞行／推进综合控制系统具有优良的性能。     

一种涡扇发动机加速过程仿真研究方法

研究飞机飞行状态优化,取决于发动机的稳定控制.影响发动机性能的是加速器的控制稳定状态.为了研究某型航空发动机加速过程及加速控制系统性能,提出了分别独立建立涡扇发动机加速控制系统的AEMSitn数学模型和涡扇发动机的AMESet数学模型,并在AMESim软件平台上对控制系统模型和发动机模型进行联合仿真的仿真研究方法.仿真研究结果表明,所建立的联合仿真模型的动静态特性良好,仿真精度高,具有较高的置信度.机械液压式加速控制器能够顺利完成发动机加速过程控制,各项参数变化符合设计要求.提出的仿真研究方法能够成功仿真涡扇发动机加速过程,可为产品的设计提供有价值的参考.     

一种发动机供油控制系统仿真研究方法

为缩短某型航空发动机供油控制系统的研发周期,降低研发费用,采用了一种基于供油控制系统的核心部件一液压放大器的工作机理以及大量试车数据的系统建模和仿真研究方案.仿真结果表明,供油控制系统能够在不同的工作点很好地完成供油量控制任务,所建立的供油控制系统数学模型可较为精确地仿真供油控制系统的工作过程,数学模型的动静态性能均符合工程实际需求,具有较高的置信度.上述系统建模及仿真研究方法合理可行,具有一定的理论意义与工程实用价值.     

固冲动力导弹纵向通道控制弹机一体化设计

以固体冲压发动机为动力的导弹武器,其弹道规划中应充分考虑发动机工作的经济性以及进气道的安全性,根据实时飞行状态调节燃气流量实现燃料最优控制,同时限制补燃室压强以满足进气道裕度要求。本文,提出了一种基于速度控制策略设计的导弹纵向通道弹机一体化控制系统,建立发动机及导弹控制线性化数学模型,设计控制律并进行数学仿真,仿真结果表明本文设计的纵向控制系统可实现导弹能量管理需求,并对进气道进行保护,满足固冲发动机的使用要求。     

全回转推进系统仿真

尾回转桨在倒车制动时，负荷产生变化，其所受力及力矩等有可能超出允许范围，引起桨叶稍、随边等处部分折弯损坏，因此有必要研究倒车过程中螺旋桨特性、柴油机特性和船体特性之间的相互匹配关系。该文对液压驱动的尾回转推进系统进行了计算机仿真。建立了系统仿真模型，包括螺旋桨特性‘推力系数-进角’和‘扭矩系数-进角’函数、船桨予系统、变量泵-油马达子系统以及控制予系统和对控制系统的操作程序等。对加减速过程、倒车制动过程、回转推力器制动等多个过程进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。     

大型飞行器动态飞行控制系统的仿真研究

分析了大型飞行器动态飞行控制系统的数学模型,给出了其仿真系统的基本构成方案,并对制导与姿态控制的联合六自由度仿真、面向对象的仿真建模方法和一体化的仿真软件结构等进行了研究     

高空飞艇飞行控制系统的线性模型跟随设计

研究飞艇高空定点优化控制问题,针对飞艇在高空时空气舵面操纵不足、舵效控制力低,为解决上述问题,提出了采用气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制的操纵模式对高空飞艇的姿态进行控制的方法.首先给出了采用气动力和螺旋桨拉力矢量组合控制的高空飞艇横侧向数学模型,把气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制看作一个双输入单输出系统,采用线性模型跟随方法设计了姿态控制系统,使控制系统的性能尽可能地跟随给定的理想参考模型系统的性能.通过仿真表明偏转螺旋桨操纵控制可以有效弥补空气舵面效率的不足,所设计控制系统具有良好的动态品质,并验证了方案的可行性和方法的有效性.     

小型涡轴发动机数控系统硬件在回路仿真技术研究

建立小型涡轴发动机电子控制器测试、试验工作环境和发动机气动热力学模型,运行发动机数学模型,通过硬件接口系统,与数控系统中数字电子控制器实物连接,组建硬件在回路仿真系统。通过对该硬件在回路仿真系统的大量测试和系统试验,结果表明:该硬件在回路仿真系统能够实时、有效、稳定地模拟发动机工作状态和各类功能模式,为后续进一步开展发动机数字电子控制系统的分析、设计、研制和验证奠定了很好的试验基础。     

船舶调距桨微机控制系统的实时混合仿真

本文介绍了一种用于船舶调距桨的微型计算机控制系统.为进行系统的硬软件联调和控 制参数预整定,本文建立了调距桨自动控制系统各主要单元的仿真数学模型,并设计了调距桨 微机控制实时混合仿真系统.实验证明,本微机控制系统的设计和合理可行的.     

基于Simulink的航空发动机控制律设计与仿真

在航空发动机数控系统设计过程中,计算机仿真技术得到了广泛应用。基于计算机仿真技术,利用Matlab/simulink软件开发数字仿真平台,在某型涡桨航空发动机数控系统方案设计过程中,进行了模型的响应分析,设计了控制规律并进行仿真验证;根据仿真结果,改进设计了前馈补偿环节,并进行了仿真验证;搭建了该型发动机的全数字仿真环境,对控制规律进行仿真验证。通过数字仿真验证了控制规律的可行性,指导了数控系统方案设计。     

计及螺旋桨负载的船舶电力系统协调控制设计

推进负载对船舶电网的暂态稳定性影响是船电系统的主要特征之一.本文基于非线性鲁棒L2干扰抑制控制方法,研究了具有螺旋桨负荷的船舶电力系统中的励磁与调速的协调控制问题,在充分分析了柴油发电机组的非线性数学模型及其螺旋桨负载的相互耦合的非线性动态结构特性的基础上,提出backstepping控制技术与L2干扰抑制相结合的综合协调控制策略来设计控制器.该控制器在保证系统稳定的条件下,有效地抑制干扰对发电机系统电压和频率的影响.仿真表明,在给系统突加螺旋桨负载的情况下,该控制器能有效地抑制负载对系统性能的影响,验证了控制器的有效性.     

风洞旋转轴天平信号处理系统设计

螺旋桨滑流带来的复杂气动力影响目前只能在风洞试验中获得,为了准确测量气动力从而获得螺旋桨滑流的影响量,使用旋转轴天平直接与螺旋桨相连并高速同步旋转进行风洞试验;对旋转轴天平的试验原理、数据处理方法进行了深入研究,设计开发了风洞旋转轴天平信号处理系统;综合考虑了信号衰减、电磁环境等干扰问题,通过时钟背板触发启动采集,保证了信号采集的同步性,系统整体处理精度等指标都满足试验技术要求;还创新性地开发出了风洞动态数据连续测量技术,大幅提高了试验效率;经过多次风洞试验测试,实现了对旋转轴天平信号的调理、采集和处理功能,为高效率、低噪声的先进螺旋桨设计和涡桨飞机气动噪声设计提供了技术支持。     

基于ADVISOR的无级变速汽车速比的综合控制

为开发无级变速器实时控制系统,建立了无级变速传动速比控制模型,研究出无级变速汽车速比综合控制策略,由发动机试验数据建立了发动机燃油经济性模型,将所建立的速比控制模型及其综合控制策略融入ADVISOR软件无级变速器模型的前向通道中,与后向通道控制策略进行仿真对比.结果表明,前向通道得出的车速、速比及发动机工作点与后向通道相比有较高的吻合精度,验证了所研究的速比控制模型及其综合控制策略的合理性和实用性.     

Application of the Principle of Design of Adaptive Systems with a Reference Model to Problems of Monitoring of a Current State of Transmission Shafts

A possibility of monitoring a current state of transmission shafts on the basis of an adaptive system with a reference model is considered. Using a gas-turbine engine as an example, a problem is solved for the estimation of a torsion angle of the shaft that transmits the torque of a free turbine through the reduction gear to the propeller in the condition of a finite value of the torsion stiffness of the shaft. The torsion angle specifies the current state of the shaft and can be used for the advanced disengagement of the engine in the event of the breakup of the transmission. It is shown that the suggested adaptive system of estimating the torsion angle of the shaft ensures a high dynamic accuracy in the stationary and nonstationary modes of operation of the engine. The mathematical modeling confirmed the serviceability of the system under conditions that are close to actual ones, in particular, under the action of random noise of the measurement.     

基于Hamilton函数方法的船舶发电机组综合协调控制

推进负载对船舶电网的暂态稳定性影响是船电系统的主要特征之一,船舶电力系统的稳定性研究也因此比陆上电力系统更具有挑战性.本文基于Hamilton能量理论控制方法,研究了具有螺旋桨推进负载的船舶电力系统的励磁与调速的综合协调控制问题.在充分分析了柴油发电机组及其螺旋桨负载的非线性耦合模型的结构基础上,通过构造Hamilton能量函数,给出保持系统稳定的综合协调控制律.特别地,不同于已有的结果,该控制律清晰地给出了螺旋桨转速对控制器性能影响的函数关系.仿真表明,在分别给系统突加螺旋桨负载的情况下,该控制器能有效地抑制负载对系统性能的影响,验证了控制器的鲁棒性.     

Interactive computer programme to facilitate diesel engine/propeller matching

The general problem of matching a diesel engine to a propeller is solved using a computer programme. The programme can deal with any engine specified by constraints on its power speed characteristic readily available from manufacturers, and any hull form provided resistance vs speed curves are available either from scale model experiments, standard curves or sea trials. For any selected propeller diameter, gear ratio or propeller blade area ratio the programme automatically calculates the maximum ship speed which just satisfies the engine constraints over a range of propeller pitch ratio values. The calculation is based on using a data bank of previously. stored model series thrust and torque parameters, and the resulting forward speed vs pitch ratio curve is presented on a graphics terminal. Families of these characteristics can be automatically generated for selected variations in propeller diameter, blade area ratio, gear ratio or for different resistance vs speed curves which may represent other ship displacements, trims or account for fouling, weather, etc. The display curves are stored and may be interactively retrieved under light pen control so that rapid comparisons can easily be drawn between different parameter selections.As an example of the use of the programme the paper describes the design of a propulsion system for a small commercial vessel using hypothetical data, and thus demonstrates the sensitivity of speed vs pitch ratio characteristic variations with propeller diameter, gear ratio, blade area ratio and displacement, and some general conclusions may be drawn from the results presented.     

某新型航空发动机的建模及仿真研究

建立航空发动机的数学模型进行仿真实验在发动机的整个研制过程中尤为重要.针对目前大多航空发动机的建模及仿真研究都仅限于单轴或双轴发动机的问题,结合某新型航空发动机的特点提出三轴发动机的建模及仿真方法,并通过HIL仿真试验系统的综合测试.对比分析结果表明,某型航空发动机的数学模型具有较高的置信度,所提出的数学模型能够满足控制器HIL仿真、控制器测试等方面的应用要求.     

某船推进装置的建模及动态仿真

该文介绍使用全回转舵浆的船舶推进装置的建模和仿真，首先介绍该船舶推进装置数学模型的建立，笔者依据所建立的数学模型，利用动态仿真软件-MATLAB/SIMULINK，建立了相应的图形仿真模型，此模型接受MATLAB语言编写的控制指令程序。最后对该船进行了动态过程的仿真和分析，包括加速、减速以及从全正车到全倒车等运行工况，并得到了合理的结果。