基于极限学习机的航空发动机主燃油流量预测研究

由某型涡扇发动机试飞架次获取训练样本,使用极限学习机(ELM))的方法,通过离线训练建模,得出了发动机主燃油流量逆向预测模型。考虑到输入参数多重线性关系和预测实时性,应用平均影响值(MIV)算法对网络输入参数进行敏感性筛选,最后选取了未参与发动机模型辨识的整个飞行架次的试验数据进行验证。结果表明,在飞行包线内的稳态工况或动态工况下,基于ELM的逆向预测模型的输出与发动机主燃油实际输入基本吻合,具有较高的精度。该模型可用于航空发动机的飞行试验中,对飞行过程中的发动机真实主燃油流量进行监控,以提高安全性。     

基于车速跟踪的商用车燃油经济性建模与仿真

针对燃油经济性仿真模型仅能计算车辆在模态工况下的燃油消耗量的问题,提出了一种基于车速跟踪的燃油经济性仿真模型的建模方法。在建立车辆纵向动力学模型、驾驶意图模型和发动机与传动系统模型的基础上,利用MATLAB/Simulink搭建了商用车燃油经济性仿真模型,并以某客车为例进行了试验与仿真对比。对比结果表明：所建模型能对商用车的任意行驶工况进行较好的车速跟踪,并能对商用车在该行驶工况下的燃油消耗量进行较为准确的仿真计算。通过更改仿真模型中的相关车辆参数,可以方便快速地进行不同动力总成配置的商用车的燃油经济性仿真计算。     

航空发动机燃油喷嘴关键件配合精度研究

基于流体体积(Volume of Fluid,VOF)方法和realizable k-ε湍流模型,对航空发动机双油路离心式喷嘴的主油路进行数值模拟,通过仿真与实验结果相结合对关键件的尺寸公差和配合尺寸进行了调整。通过实验加工出了不同尺寸公差的配合试件,并在不同工况条件下进行测试,对比主油路的雾化性能,验证燃油喷嘴关键件的配合精度对主油路雾化性能的影响,找到了导致燃油喷嘴出现油膜过厚、喷雾锥角偏大和流量偏小等性能不达标的影响因素,为优化航空发动机燃油喷嘴雾化性能和提高整套喷嘴性能一致性提供了参考。     

基于试飞数据的涡扇发动机主燃油系统建模研究

涡扇发动机的设计定型是一个复杂且高风险的系统工程,目前的试验方法并不能全面考核发动机控制系统的工作质量。通过建立精确的涡扇发动机控制系统的数学模型,可以辅助实际试飞,使试飞考核更加科学化,并可以减少试验费用,降低试飞的风险。本文对某型发动机主燃油控制系统作了比较深入、完整的分析研究,并利用试飞数据对该控制系统的主要部件进行Hammerstein辨识建模。仿真结果表明,Hammerstein模型能准确地体现执行机构的工作过程,模型仿真结果与实际试飞结果基本保持一致,采用Hammerstein模型描述发动机主燃油控制系统是有效可行的。     

混凝土泵车燃油经济性试验研究

传统混凝土泵车作业效率低、能源消耗大,研究其燃油经济性对节能降耗具有重要意义。基于发动机台架试验,通过密集试验点的方法测试了不同转速和扭矩下的燃油消耗率,并利用发动机理论特性曲线,对试验数据进行了曲线拟合和修正,通过多维曲面拟合映射投影建立实用化的发动机燃油消耗率模型,并对发动机的外特性进行了标定。利用系统全面的测试方法将传统的发动机经济特性定性分析进行了量化研究,具体指出了发动机具有较好经济性的中高转速和扭矩运行区域。通过混凝土泵车实际操作工况油耗测试,验证了的整车的高效运行区,提高了泵车的操作效率。     

某吹塑瓶的逆向建模及数控加工

主要论述了在实际生产中怎样将实物还原为三维模型,以某吹塑瓶为例,对其逆向建模整体流程进行分析,并对逆向建好的模型数控加工;通过与实物相比较,验证了逆向建模具有良好的准确性和实用性。     

液力变矩器与发动机的功率匹配与转速感应控制

为了提高装载机的工作性能,减小燃油消耗,对不同工况下液力变矩器与发动机的功率匹配与转速感应控制进行研究。根据装载机的作业方式,选择154 k W发动机的最佳工作曲线与340 mm的液力变矩器的主要工况点进行功率匹配。根据装载机的多参数工况识别与工况点的控制原则,对发动机进行转速感应控制。以50型装载机为研究对象,建立分工况转速感应传动系统模型,并与传统方式进行对比计算。结果表明:在铲掘工况下,装载机输出扭矩提高了约25.6%,综合燃油消耗量下降了21.6%;在卸载工况下,综合燃油消耗量从32 g/h下降到8.5 g/h;在行驶工况下,高效经济模式限制了发动机4%的输出功率,综合燃油消耗量降低了7.5%,最经济工况模式限制了发动机30%的输出功率,综合燃油消耗量降低了36.8%。     

缸内直喷汽油机极寒工况快速起动高压多次喷射优化研究

以缸内直喷汽油发动机极寒工况快速起动为研究对象,建立了发动机动力学模型,制定了拖动控制策略、起动控制策略和三次燃油喷射控制策略。将单次燃油喷射、两次燃油喷射和三次燃油喷射进行对比分析,试验结果表明:在-30℃的极寒工况下,单次燃油喷射控制策略无法起动发动机,两次燃油喷射控制策略起动较慢,采用三次燃油喷射控制策略相对于两次燃油喷射起动时间减少54.7%,极大地缩短极寒工况下的起动时间,可提有效升发动机燃油经济性、降低排放。     

汽油发动机数学模型建立与仿真研究

分析了汽油发动机的控制原理和基本特征,系统研究了发动机喷油原理和点火提前角控制原理.建立了燃油蒸发与燃油膜子模型、进气歧管空气流量子模型和发动机动力输出子模型.通过仿真验证,表明该数学模型在提高汽油燃烧率,节约燃油,和功率输出稳定性方面都有较满意的表现.     

基于CRUISE仿真的实车验证及AT换档规律优化

对某款搭载AT变速箱的乘用车在CRUISE中进行NEDC工况的燃油经济性仿真分析。在保持整车控制策略一致的条件下,对开发车辆在转鼓上进行NEDC油耗试验。通过对试验数据与仿真数据进行对比,说明了试验结果和仿真结果基本吻合,验证了CRUISE模型的准确性和可靠性。基于发动机万有特性图,分析整车NEDC工况运行点,修正了换档规律,并再次运行仿真模型,得到了更优的燃油经济性,为整车标定进一步优化换档规律奠定了基础。     

SR20飞机燃油系统故障分析及调试

燃油是发动机动力输出的源泉,燃油系统负责为发动机供应连续稳定精确计量的燃油,保证发动机的安全运转。作为我院主力训练机型,SR20飞机燃油系统故障率的高低不仅关乎飞行安全更直接影响飞行训练进度。本文从燃油系统工作原理入手,结合近年来该机型实际运行中的燃油系统故障案例,对该机型燃油系统进行全面的故障机理分析,整理故障现象、原因及排故调试方法,为后续该机型燃油系统维护提供便利。     

Idle speed modeling and optimal control of a spark-ignition engine

A model of engine dynamics is developed. The model is a MISO (Multi Input Single Output) linear model which has two inputs and one output. One input is the spark timing, and the other is the ISCV (Idle Speed Control Valve) position. The output is the angular speed of an engine. The reliability of the developed model is confirmed by comparing the measured response of the engine to step inputs and external disturbance with the simulation results. In order to reduce the steady state error, an integrator state is inserted to the state equation. An engine idle speed controller is designed using optimal control theory based on the model. The performance variation of the controller to the various design parameters is simulated. On the basis of the simulation and the experimental data, the design parameters are determined. The developed controller reduced the idle speed drop caused by an external load change and recovered the desired idle speed in one second.     

Preisach迟滞逆模型的神经网络分类排序

为了补偿影响压电陶瓷执行器纳米定位系统精度的迟滞非线性,提高系统的控制精度,开展了基于压电陶瓷执行器的迟滞非线性逆模型的研究。兼顾到迟滞的擦除特性和建模的精确度,提出了一种Preisach逆模型分类排序法的神经网络实现方法,用神经网络取代了传统的反查值方法,以避免插值误差。建立三层BP神经网络,运用实测数据进行训练,确定各层权值;然后,结合排序得到的电压和位移极值信息,通过神经网络方法拟合出较精确的输入电压值。运用若干组实验数据检验了此逆模型的有效性,结果表明,该神经网络的实现方法将逆模型的平均误差降低到了1.5V以下,最大误差绝对值降低到了2.7V以下。与反查值方法相比,神经网络实现方法有效提高了压电陶瓷执行器纳米定位系统的迟滞逆模型的精度。     

基于典型作业工况的串联式电传动推土机功率跟随控制策略

为提高串联式混合动力推土机的燃油经济性,研究动力传动系统的能量分配策略。分析发动机和发电机的动态工作特性,通过台架试验建立发动机的动力输出特性模型、油耗特性模型和发电机的效率特性模型;通过超级电容的电阻串并联模型结构分析,建立超级电容的动态工作模型,设定荷电状态的安全工作范围。基于台架试验及模型获得的发动机最佳燃油消耗曲线,提出一种最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略。研究推土机的典型作业工况,在典型作业工况下对提出的控制策略进行仿真,阐述超级电容的荷电状态及电压、电流的变化规律,并与传统机械传动结构的原型机在发动机工作转速、转矩、油耗和加速踏板位置变动等参数方面进行对比分析。结果表明,在推土机典型作业工况下,采用最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略与原型机相比,节油率达13.1%。     

基于人工神经网络的板料弯曲成形工艺优化及回弹分析

结合人工神经网络所表现出来的良好特性,利用正交试验获得的数据作为神经网络的训练样本,建立输入为弯曲工艺参数、输出为回弹量的神经网络模型,并通过样本检验了ANN模型的准确性,从而缩短设定工艺参数的时间,在工艺参数取值范围内,采用ANN模型代替CAE软件模拟试验,结合正交试验法,对工艺参数进一步优化.结果表明:将神经网络与正交试验、数值模拟三者结合用于板料弯曲成形参数优化,可以缩短优化工艺参数的时间.提高工艺设计效率,并能获得比单纯使用正交试验和数值模拟方法更为优化的结果.     

基于神经网络专家系统的燃料电池发动机故障诊断系统设计

文章在分析了传统故障诊断方法在燃料电池故障诊断中的局限性的基础上,结合燃料电池发动机的特点,提出了基于神经网络专家系统的智能故障诊断方法,成功开发出一套基于VC++平台的燃料电池故障诊断专家系统软件,实现了燃料电池的状态检测和故障诊断,对保证燃料电池发动机的安全运行有重要的意义。     

基于混沌优化和SVM的发动机燃油消耗最低点软测量方法

为了达到节省燃油的目的,通常需要利用发动机控制程序对不同工况下发动机燃油消耗量进行测算,以确定最佳的发动机工作点.由于发动机各个参数(如节气门开度、发动机转矩、发动机转速、输出功率和燃油消耗量等)之间存在复杂的高度非线性关系,常用算法难以快速得到发动机的最佳工作点.以某发动机的测试数据为例,采用预测精度高、泛化能力强的支持向量机算法拟合出该发动机主要运行参数之间的非线性关系,进而运用变尺度混沌优化算法分别测算出该发动机在给定功率、给定转速和给定转矩条件下,燃油消耗最低工作点所对应的发动机运转参数.最后,利用测功机对真实发动机进行的实验验证所提方法的有效性.     

Novel application-oriented transient fuel model of a port fuel injection S. I. engine

Most researches on transient fuel control of port fuel injection S.I. engine are carried out from the perspective of advanced mathematical theories. When it comes to practical control, there exist many limitations although they are more intelligent. In order to overcome the fuel wetting effect of PFI engine, the application-oriented transient fuel control is studied by analyzing the key parameters which are closely related with the engine transient characteristics. Both validity and simplicity are taken into consideration. Based on the fuel wall-wetting theory and popular fuel compensation strategy, short-term transient fuel（STF） and long-term transient fuel（LTF）, as well as their individual decay approaches, are introduced. STF is to compensate the drastic fuel film loss caused by sudden throttle change, while the function of LTF is to compensate the fuel film loss by manifold air pressure（p） fluctuation. Each of them has their respective pros and cons. The engine fuel mass and air mass are also calculated for air-fuel ratio（AFR） according to ideal gas state equation and empirical equations. The vehicle acceleration test is designed for model validation. The engine experiences several mild and heavy accelerations corresponding to the gear change during vehicle acceleration. STF and LTF control are triggered reliably. The engine transient fuel control simulation adopts the same inputs as the test to ensure consistency. The logged test data are used to check the model output. The results show that the maximum fuel pulse width（FPW） error reaches 2 ms, and it only occurs under engine heavy acceleration condition. The average FPW error is 0.57 ms. The results of simulation and test are close overall, which indicates the accuracy of steady and transient fuel. The proposed research provides an efficient approach not only suitable for practical engineering application, but also for AFR prediction, fuel consumption calculation, and further studies on emission control.     

离心式喷嘴雾化特性的数值模拟

采用数值模拟的方法,对航空发动机的燃油喷嘴进行研究,模拟不同情况下喷嘴内部的气液两相的流动状况,得到了流量与压力和喷雾锥角的关系,计算结果和试验数据吻合较好,为离心喷嘴的设计和试验提供了可靠的数值计算模型。     

涡轴发动机稳态性能参数随机误差极限(REL)计算方法

输出轴功率是涡轴发动机的重要性能参数,它的不确定度由固定偏差和随机误差两部分组成。本文分别采用对输入参数进行随机误差合成计算(方法一)和直接对输出参数进行随机误差计算(方法二)的方法,对某涡轴发动机在高度Hp=1 000 m,四种工作状态下的稳态试验数据进行计算分析,得出采用上述两种方法计算分别得到的换算轴功率Nzhco及其平均值Nzhco的随机误差极限REL(Nzhco)和REL(Nzhco)数量级一致,均在±1.3%和±0.20%以内。计算结果表明,这两种随机误差极限计算方法都适用于涡轴发动机。