发动机进气控制系统研究

基于发动机平均值模型理论构建了进气系统仿真模型,并在enDYNA高仿真模型上验证了该模型的准确性。为了解决发动机传统控制系统不能很好协调各种互相冲突的扭矩需求问题,以扭矩需求为中心,以进入气缸的气体流量的精确控制为目的,提出了进气流量的控制方案,并将方案中的非线性因素容积效率采用Map的形式处理,将电子节气门的非线性因素直接建立到仿真模型中。设计了节气门模糊自适应PID跟踪控制器,并在构建的发动机平均值模型上验证了控制器的控制效果,最终实现了进气流量的精确控制。     

柴油机改装为天然气发动机的进气管设计

将柴油机改装成天然气发动机后,由于发动机燃料物态及供给形式发生变化,使得发动机各缸进气不均匀性大大增加,从而导致发动机动力性下降。首先通过Solidworks设计了天然气发动机进气管三维模型,并利用Fire软件针对各个进气歧管中的空气质量流量进行了仿真计算,结果表明:各缸不均匀度最大为11.8%。因此,针对该进气管形状进行了改进设计,以降低不同进气歧管中空气质量流量的不均匀度,并最终满足设计要求。     

汽车发动机进气系统不同建模方法比较

汽车发动机进气歧管中工作环境恶劣,普通传感器难以准确测量,运用复杂可变的模型推断进气口空气质量流量至关重要。针对此问题,介绍并对比几种发动机进气系统模型。     

汽油发动机双闭环气路控制

在发动机平均值模型的基础上,将机理模型中不易考虑的非线性因素以汽车工程上常用的试验数据图表(map)的形式保留在所搭建的模型中,建立了map/机理模型混合描述的汽油发动机模型。以管理发动机扭矩输出为目的,设计了包含进气流量外环跟踪控制器和节气门开度跟踪控制器的双闭环气路控制系统。最后,分别在汽油发动机名义仿真模型和高保真的四缸进气道喷射汽油机仿真模型(enDYNA)下进行了仿真试验,验证了双环控制系统的有效性。     

汽油混氢内燃机稀燃性能的仿真研究

在进气混氢体积分数为0、1%、3%和6%的条件下进行了汽油混氢发动机在低速、低负荷以及稀燃时的内燃机台架试验.根据试验得到的不同工况下发动机的缸压、进气流量及平均有效压力等数据对基于AVL Boost软件所建立的汽油混氢内燃机仿真模型进行了标定.利用该模型对相同进气压力、不同混氢体积分数和不同过量空气系数的条件下汽油混氢内燃机的稀燃性能进行了仿真.结果表明,混氢对稀燃时发动机低速、低负荷工况的燃烧过程改善效果较为明显,随着混氢体积分数的增加,稀燃时发动机指示热效率和做功能力均有所提高.相同混氢体积分数下,随着过量空气系数的增大,缸压峰值降低,缸压峰值所对应曲轴转角位置推迟.稀燃时,混氢后发动机火焰发展期和传播期明显缩短,缸压峰值升高且缸压峰值所对应的曲轴转角也有所提前.     

边界条件对乙醇HCCI发动机燃烧的影响

利用发动机循环模拟软件BOOST,并使用详细的化学反应动力学机理,建立了乙醇HCCI发动机的单区模型。模拟计算结果与试验结果吻合得较好。利用该模型研究了气门流量系数和缸内壁面温度对燃烧的影响。模拟计算结果表明,该HCCI发动机的气门流量系数不宜取得很大,在较小的流量系数下HCCI的燃烧变得柔和;而改变壁面温度相当于对进气加热,促进了燃烧。     

进气道结构对汽油转子发动机燃烧过程的影响

为了研究进气道结构对于转子发动机性能的影响,基于CONVERGE,构建了适合汽油转子发动机工作过程的数值模拟计算模型,并与试验结果进行验证.通过对比端面进气、周边进气和复合进气结构下转子发动机的缸内流场、火焰传播及排放物形成过程,研究了进气道结构对转子发动机燃烧过程的影响.结果表明:不同进气道结构导致缸内流场差异明显;在上止点附近,周边进气的混合气流速比端面和复合进气分别快16. 41%和6. 57%; 3种进气道结构下,周边进气火焰传播最快,燃烧速率最高;与端面进气相比,复合进气的峰值缸压提升6. 05%,所对应的曲轴转角提前4. 95°;在排气门开启时刻,端面进气方式下NO_x排放最低,复合进气的CO排放比端面进气降低1. 03%.     

基于模型耦合仿真的FSC赛车发动机进气系统设计

FSC赛事对发动机的动力性有较高要求,而规则中要求对进气加装限流阀,导致充气效率大大下降,针对这一问题,需要重新优化设计发动机进气系统,使其最大效率地提高动力性能。本文采用GT-POWER软件建立LD450发动机一维模型,对不同谐振腔容积和歧管长度以及引流腔容积进行仿真分析,得出最佳一维进气系统参数,并使用ANSYS-FLUENT软件,以GT-POWER软件后处理作为FLUENT边界条件进行耦合仿真,以出口总压最大为筛选条件,选出最佳的进气系统。实验结果表明,利用模型优化出口压力来提高FSC赛车性能的方法,能使改进后的进气系统在一定程度上提高发动机的动力性能,解决了赛车因安装限流阀而产生的发动机功率损失。     

进气谐振对单缸发动机动力性能影响的试验研究

利用进气过程增加气缸内的进气量是提高发动机动力性能的有效途径,对发动机进气过程的动态特性进行了理论分析,并对进气管道和谐振器的结构参数进行了理论计算。在单缸摩托车汽油机上进行试验,结果显示,发动机输出的最大功率和最大扭矩提高了6%~8%,并且随着谐振器工作容积的变化,功率和扭矩的变化也呈现一定的规律性。因此,在一定的转速范围内,合理利用进气谐振可以有效提高发动机在该工况下的动力性能。     

发动机进气流量对前缘水滴撞击特性的影响

为了掌握发动机进气流量对水滴撞击特性的影响规律,采用欧拉方法建立水滴运动方程,基于分区多块结构网格体系求解水滴运动轨迹,提出了复杂外形飞机水滴撞击特性的计算方法.基于该方法对发动机进气道唇口进行水滴撞击特性分析,研究了不同发动机进气流量对进气道唇口水滴撞击特性的影响.结果表明,发动机进气流量越大,水滴收集系数最大值越大.因此,航空发动机吊舱进气道前缘的防除冰系统设计必须考虑不同飞行状态下进气流量的影响.     

核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计

以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹控制等的机械臂运动控制算法,构建各关节在运动学上能够同步运行的多轴协调控制系统。通过搭建模拟舱几何环境,对机械臂进行运动测试,完成关节旋转角度的控制精度评估。构建机械臂系统的重力补偿模块,通过柔性模型的仿真验证对机械臂系统的末端定位精度加以评估。测试结果验证了运动控制系统的有效性。     

基于功率预测的电压型PWM整流器直接功率控制研究

介绍了三相电压型PWM整流器的基于功率预测的直接功率控制原理,分析了使用该方法的控制系统的性能．并使用该方法进行了仿真试验。用该方法设计的控制器能对输出电压进行良好的控制,能保证接近单位功率因数运行。     

遗传算法在离心泵叶轮设计中的应用

基于对旋转机械叶片参数化描述、叶栅流道网格参数化生成、流场数值模拟方法以及寻优算法的全局搜索性能四方面的研究,利用Blade Gen旋转机械叶片专业设计软件,对离心泵叶轮的叶型骨线、子午流面进行了参数化描述,并在Blade Gen中生成离心泵叶轮模型.利用Turbo Grid的高质量旋转机械六面体网格生成算法,对离心泵叶轮叶栅流道的网格进行拓扑计算及参数化控制,增大了后续流场分析的稳定性以及收敛速度.利用CFX的session文件,实现对CFX的后台参数化调用,建立了CFX环境下的完全自动化仿真分析过程.以Matlab为主控程序的方式,高效地整合了Blade Gen、Turbo Grid、CFX软件,建立了可扩展性好、鲁棒性强的离心泵叶片优化系统.     

挖掘机电液流量匹配控制系统流量补偿试验

为改善挖掘机液压系统的操控性和节能性,采用电比例泵和电比例多路阀同步控制方式的电液流量匹配控制系统.以2 t挖掘机试验样机为研究对象,分析电液流量匹配控制系统的结构原理和特点;针对挖掘机轻重负载不同工况,测试系统的压力和流量特性,通过试验研究基于压力特性的开环流量补偿方法.利用实时检测的油缸速度间接实现流量闭环控制,试验分析动臂、铲斗单执行器动作和复合动作的速度控制特性,并对系统进行变负载、变速度工况测试.试验结果表明：采用流量补偿方法提高系统的流量控制精度;电液流量匹配控制系统与负载敏感系统相比,泵的压力裕度减小0.6～0.7 MPa,提高了系统的节能性和动态响应性.     

基于LQR算法的三级倒立摆控制系统的仿真研究

倒立摆是智能控制的理想实验对象.本文首先建立了直线三级倒立摆的非线性数学模型,然后在平衡点处对其线性化,再利用二次型最优控制理论,导出控制规律.本文以MATLAB为仿真工具,设计了一系列稳定摆动和加扰实验,通过分析三级摆仿真实验曲线,明确了加权矩阵Q中各权系数对倒立摆稳定影响的相对重要程度,由此来优化加权系数的选择.实验表明,这样选择参数后,系统显示出较好的鲁棒性及动态特性.     

论自然垄断产业的价格管制及其在我国的应用

公用事业具有自然垄断属性，要求在垄断经营的条件下，政府对其实施价格管制。通过对普遍实施于欧美国家的两种价格管制方法的分析，提出了在我国市场经济条件下的价格管制模型，这便于政府实施价格管制，来刺激自然垄断的企业生产积极性，并减轻垄断的一些负面影响。     

绳系拖拽系统半物理仿真实验装置设计与控制

为有效清除太空垃圾,模拟空间中对废弃卫星的回收过程,采用半物理实验技术对绳系收放装置进行地面试验考核,验证绳系收放控制系统的性能。半物理仿真是一种通过实物或物理模型与数学模型相结合进行仿真的技术,通过地面半物理仿真实验对空间任务进行先验,大大减少了空间实验的成本,可有效指导空间任务的设计与控制。首先,对绳系卫星拖拽过程进行动力学建模,明确了拖拽过程的任务目标,确立了绳系拖拽半物理系统的机械组成。其次,设计了全物理仿真单元为被动加载单元,卫星质量采用等效惯量转台模拟。然后,为模拟目标在绳系拖拽作用下的动力学状态,仿真加载单元由半物理仿真方式设计。最后,针对实际试验过程中存在的张力测量误差扰动,设计了基于模型预测控制的控制策略,为了对拖拽过程的张力和绳长精确控制,实验使用双闭环电机联合控制,通过模型预测控制的方式联合张力位置双电机仿真。结果表明,基于模型预测控制的张力误差精度为5%,从而验证了绳系收放控制系统对拖拽过程的控制有效性。     

智能数显腰轮流量计

将单片微型计算机技术与罗茨测量技术相结合，采用非接触式传感器，实现了流量计在全量程范围内的误差自动补偿与修正．该流量计自带发信器，且具有全封闭和可拆特点，可显示累和流量值与瞬时流量值，并能进行远传测量．     

复杂岩基上高拱坝坝基坝肩浅层卸荷影响与稳定性研究

采用3维地质力学模型综合法试验以及非线性有限元计算,对考虑浅层卸荷影响的小湾拱坝与地基整体稳定问题进行研究。试验中,用不同尺寸、不同力学参数的微小菱形块体对开挖出现的浅层松弛卸荷岩体进行重点模拟,同时还模拟了坝基坝肩主要的地质构造和加固方案,对主要的断层采用变温相似材料模拟,以便进行降强试验;有限元计算采用与模型试验一致的力学参数以及降强、超载步骤,对坝基浅层卸荷带用加密单元进行模拟。通过模型试验及计算分析得出,受坝基浅层卸荷的影响,在超载过程中坝踵和坝趾附近岩体首先出现开裂（对应模型试验）或产生塑性区（对应计算）,最终上游坝踵附近裂缝或塑性区贯通,说明坝基浅层卸荷对坝与地基稳定性有一定影响,为保证运行后工程安全,建议对中下部高程坝基采取固结灌浆等加固措施。     

基于WEB模式综合考试辅助平台设计与研究

针对传统考试中各环节的人为因素的影响,利用组卷算法设计一套具有题库管理、组卷方案设置、考试管理、考试设计、组卷等功能的在线考试系统。通过创建组卷策略,由组卷算法根据组卷策略进行自动组卷,由考试管理模块实现在线考试的组织与控制,然后由系统进行自动阅卷、成绩统计分析与处理。最终结果表明,该系统可使考试结果更加客观与公平,并可替代教师完成组卷、评卷、成绩分析等重复性工作。