基于最优FADEC系统故障诊断方法

研究航空发动机控制系统传感器与执行机构故障的统一优化检测问题,Luenberger观测器结构简单、计算量小、设计简单,特别适合对变化缓慢的参数(如发动机控制系统软故障)进行估计.提出建立动态特性已知而初始条件未知的航空发动机控制系统典型故障模型,通过对故障状态和系统状态进行分离,并设计降维Luenberger观测器,得到满足故障估计误差和控制能量综合最优的故障诊断器,实时输出故障最优估计值,实现对传感器和执行机构故障的检测.经仿真验证,改进方法具有收敛快、检测准确度高的特点,满足实时性要求.     

基于智能Agent技术的电动机网络化测控方法

提出了一种新颖的基于智能Agent技术和分布式测控技术的电动机网络化控制方法,建立了电动机的Agent网络测控体系结构,并对其计算模型和通信模型进行分析;这一技术有助于解决螺旋桨飞机模型风洞试验系统中的高功率密度异步电动机网络群控问题;利用TMS320F2812型号的DSP控制器和以太网接口控制芯片DM9008设计通信接口单元;对电动机启动的转速响应进行了实时检测,结果表明该网络控制系统具有良好的适用性和应用前景。     

模糊自整定PID的航空发动机转速控制研究

航空发动机具有强非线性和强时变性的特点,使用定参数PID方法的转速控制系统的性能在全飞行包线内难以保证.针对上述问题,提出设计模糊自整定PID控制器,利用输入误差及变化率建立一组PID参数在线调整规则,运用模糊推理方法实时进行参数自整定.结合某型航空发动机核心机非线性实时模型,进行转速串级控制硬件在回路仿真.结果表明,提出的模糊自整定PID控制方法实现了控制器参数在线调整,参数切换扰动小,满足全包线内转速控制的指标要求.     

基于分布式仿真系统的实时架构设计

在大型控制系统全生命周期的研发、测试与验证过程中需要应用到分布式仿真平台,通过加载不同阶段不同格式的模型以满足开展联合仿真的试验需求;文章对分布式仿真系统架构进行深入研究,创造性的设计了基于RTX的实时仿真技术和基于反射内存的实时通讯技术的总体架构,设计了实时模型的加载方法,并针对实时通讯性能开展优化设计;文章基于分布式仿真系统的实时架构搭建了一套完整的仿真平台;通过测试节点间时间,1 kB数据单向延迟160 μs以内,满足控制系统实时性要求;本架构在控制系统的全数字、HIL、半实物测试仿真中进行了多轮应用,满足不同控制产品的测试仿真需求.     

永磁同步电机优化控制系统建模与仿真

为了降低永磁同步电机本身的非线性及参数的不确定性对整个伺服控制系统的干扰,优化永磁同步电机控制系统.实现综合在线预测转速、反馈输出转速和参考转速求取下一时刻最优的控制电流增量,通过实时监控转速变化消除系统的不确定扰动.用电机的AR模型为内部模型,对传统模型中的系数进行优化,并且只选择未来某一时刻的预测值来计算最优控制律,简化了计算过程从而克服了传统模型算法控制需要选择较长的采样周期才能计算出合适的控制量,能很好地满足动态较快的电动机实时性要求.对系统的稳定性和鲁棒性进行了仿真和实验分析,表明在模型失配时系统稳定,并且增强了鲁棒性.     

涡桨发动机一体化建模与控制系统动态仿真

以某型单转子涡桨发动机为研究对象,分别建立发动机、螺旋桨和执行机构的数学模型。在此基础上,研究带有前馈环节的比例-积分-微分（PID）控制器,形成包含发动机、螺旋桨、控制系统和执行机构在内的涡桨发动机一体化数学模型。开发涡桨发动机离线仿真平台,对发动机的动态特性进行图形化仿真。仿真结果验证表明：所建立的涡桨发动机一体化数学模型满足设计要求,反映了各子系统之间的复杂集成和耦合关系,利用系统模型仿真进行控制系统的组合优化能够有效提高系统性能。     

实用微型涡喷发动机控制系统的设计

介绍了国产某型涡喷发动机控制律的设计过程,从对发动机的数学建模入手,通过系统辨识得出其模型参数,采用差量式PID算法,使用Matlab/Simulink模块进行控制参数的调试,最后将控制律用Keil C编程;并在发动机上进行参数的最终调节;实现了发动机转速的稳定控制;该设计方法对于其他控制对象的PID控制律的设计可供参考;实际应用表明,该系统工作性能稳定、可靠.     

基于滑模变结构的发动机转速控制系统

针对工业中传统的发动机PID转速控制系统存在其经常性参数整定不良,运行工况适应性差,且很难同时很好地满足稳态精度、动态稳定性、平稳性和快速性的要求等问题,提出一种基于比例切换函数的滑模变结构发动机转速控制系统。进而介绍了发动机转速控制数学模型,并通过Matlab/Simulink仿真与传统的PID转速控制方法进行对比,验证滑模变结构控制在发动机这种高阶非线性多变量系统中具有响应速度快,超调量小和控制精度高等优点。     

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。     

工控应用系统中嵌入式数据库实时性研究

在工业控制嵌入式实时系统中应用的数据库要同时满足嵌入式和实时性两方面的要求。工业控制系统中的嵌入式实时数据库通常作为软件部件镶嵌于设备中或实时应用环境中,它往往是同具体的物理设备联系在一起的,用于保存和记录外部设备的状态值。本文将结合工业控制的应用背景,来分析和研究工控应用系统中嵌入式数据库的实时性问题。并通过一个工业控制的实例分析了嵌入式实时数据库在控制系统中的工作机制。     

基于组态软件的加药智能控制系统设计

根据造纸生产中加药过程的工艺控制要求及白水浓度难以实时测量与控制等难点,应用基于小生境遗传算法-最小二乘支持向量机的钦测量技术建立白水浓度软测量模型,并设计了基于组态软件的加药智能控制系统;控制系统包括自动配料系统、液位控制系统及白水浓度智能控制系统,通过这三部分控制系统的有机结合,实现整个加药过程的自动控制;仿真结果表明,白水浓度的软测量模型具有较高的预测精度,控制系统调节速度快、控制精度高、抗干扰能力强、运行稳定,能较好地满足生产工艺的要求.     

飞机发动机转速实时检测与显示系统的设计

在飞机使用过程中,为提高发动机转速指示表的稳定性和准确性,设计了一种基于单片机技术的飞机发动机转速实时检测与仪表显示系统。该系统主要由信号变换、AT89C51单片机和步进电机驱动三部分组成。试验结果表明,当输入信号频率初值时,仪表指针能够启动并转到相应的角度位置;当信号频率不断变化时,仪表指针也随之转动相应的角度,精度也达到了控制要求,且系统具有体积轻巧、操作简便、工作性能稳定以及指示精度高等优点,能够满足飞机发动机转速检测的需要。     

航空发动机四输入四输出H∞控制与仿真

随着对航空发动机性能要求的不断提高,发动机控制系统逐渐发展成为多变量控制系统.为提高静态稳定性和动态品质性能,根据发动机的工作原理确定发动机的四输入四输出变量,并建立航空发动机四变量小偏差状态变量模型,将H∞混合灵敏度设计方法应用于航空发动机多变量控制中,通过加权阵的选取获得了满足性能指标要求的航空发动机H∞鲁棒控制器进行仿真,仿真结果表明,控制系统不仅在标称设计点满足各项性能指标要求,且在整个飞行包线内具有鲁棒稳定性和鲁棒性能.     

基于单片机的双燃料汽化器微机控制系统设计

汽油发动机双燃料汽化器采用乙醇和汽油分开放置的燃料储存方式,避免了乙醇汽油存在的诸多弊端,在此,设计了以AT89S52单片机为核心的双燃料汽化器的微机控制系统,该控制系统实现了双燃料汽化器的按键显示、缺液检测及报警、发动机转速测量及计算、乙醇泵堵转检测及保护、乙醇量喷射控制、液压缸液压杆限位检测及保护等功能,同时,能实时采集汽车发动机的转速信号,通过预置的软件对发动机转速进行分析,精确计算出乙醇单次喷射时间和喷射频率,从而准确控制乙醇与空气、汽油的按配比混合掺烧,提高了汽油的燃烧效率,降低了油耗,减少了有害物质的排放,达到了节能减排的目的;实际应用中,该控制系统运行稳定,抗干扰性能良好,控制准确,具有一定的实际应用价值。     

智能转速传感器设计

为了实现涡扇发动机的智能控制,针对传统传感器测量精度不高,易受外界环境干扰的问题,设计了一种通过测量发电机电压信号获取发动机转速的智能转速传感器,利用动态分频法进行了软件设计,并设计了软硬件抗干扰方案。实验结果表明,该智能传感器实时性好,测量精度高,抗干扰能力强,适用于涡扇发动机的分布式控制系统。     

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.     

用改进子空间辨识法建立航空发动机模型

研究一种采用改进子空间辨识法建立用于航空发动机故障诊断与控制系统设计的小偏差状态变量模型方法.首先,利用发动机非线性模型的输入输出数据序列,在离散域下基于子空间辨识法建立指定阶数、无噪声干扰的状态变量模型,然后将其转化到连续域下进行相似变换,从而获得具有明确物理意义的发动机状态变量模型.这样,不仅避免了那些基于最优化思想方法所带来的一系列问题,即非线性迭代优化、对初始值敏感、计算时间长、系统矩阵参数规律性差等,而且不受模型阶次影响,并具有实现简单等特点.应用于建立某型涡扇发动机的小偏差状态变量模型,并与改进拟合法在拟合精度、计算时间、参数变化三个方面进行比较,从而验证了改进子空间辨识方法的优点与有效性.     

基于MRAS的永磁超环面电机无位置传感器控制

在研究永磁超环面电机结构与驱动机理的基础上,分析计算了该电机的电感,并建立了该电机的数学模型。基于无位置传感器控制的优点,设计了基于模型参考自适应(MRAS)的永磁超环面电机无位置传感器控制系统,并进行了该控制系统的仿真。仿真结果表明,基于MRAS的永磁超环面电机转速估计误差较小,模型参考自适应控制系统能实现对行星架转子角速度的高精度辨识,该控制系统控制效果良好。     

大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制设计

提出了大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制系统的软硬件平台,为建立液体火箭发动机综合控制系统奠定了坚实的基础。首先,建立了氢氧补燃发动机实时动态非线性模型,在此基础上得到了设计点线性化模型并验证;其次,在线性模型的基础上采用根轨迹法设计了推力闭环控制器,将控制器与非线性模型联合仿真验证了算法的有效性;最后,介绍了发动机硬件在回路系统的软硬件配置,并进行了控制器的平台验证,从操作和实现方式上验证了软硬件平台。该设计满足算法需求且界面人性化,易于操作。     

列车通信网络协议栈的实时性研究

针对传统列车网络控制系统无法满足高速列车实时运行控制的不足,基于列车通信网络(TCN)建立了一种综合多功能车辆总线(MVB)、绞线式列车总线(WTB)和实时协议(RTP)在内的完备的设备协议栈模型。依据硬实时系统指标,结合列车的实际应用,设计出相应的协议模块,并构建了精确的验证平台。仿真实验验证了实时指标和列车初运行自动配置、介质分配、小数据交换等实时特征,建立的协议栈模型实时性强,能够提供高速列车运行控制下的安全性保证。