基于虚轴原理的风洞全挠性喷管型面控制与仿真

分析了某超声速风洞全挠性喷管的工作原理及特点,针对其型面控制中存在的问题,采用基于虚轴原理的运动同步控制方法,模拟出一根主轴直接驱动电动缸与电动推杆运动轴来实现喷管型面的控制;同时,建立了单路执行机构模型和同步控制系统模型,并通过Matlab仿真验证了模型有效性.结果表明,采用虚拟主轴同步控制策略的风洞喷管型面控制系统模型可以获得满意的运动同步与抗干扰性能,达到了预期目的.     

1.2 m跨超声速风洞柔壁喷管控制系统设计

1.2 m风洞柔壁喷管控制系统采用恒定转速开环方式控制定位螺母位置,存在定位精度较差、试验效率低等问题,为此在保留现有电机及传动结构不变的基础上,提出一种以“PLC+变频器”技术为核心的控制方案,实现定位螺母精确位置控制,并在系统中增加监测手段,实时监测系统运行情况。经过近一年系统运行表明：定位螺母控制定位精度与喷管更换效率,达到了技术指标要求,在上位机以及触摸屏上均可以实时显示传感器监测信息,并实现软限位等功能,提升了风洞试验运行效率和运行安全。     

某亚跨超声速风洞安全联锁控制系统研制

某亚跨超声速风洞安全联锁控制系统针对风洞复杂的运行工况,采用Profinet实时以太网RT通信协议,对安全联锁控制策略以及PLC软件关车程序进行模块化设计,实现了风洞系统状态的实时监测,安全联锁控制策略的自动配置部署以及自动回零、手动、紧急这3种安全关车手段,保证了风洞试验的高效安全运行.     

小型聚焦纹影实验台的设计与搭建

聚焦纹影系统能对垂直于光轴的特定平面内的流场细节进行显示,避免了视场范围内其余非均匀流场对背景成像的干扰。为实现对收缩喷管出口超声速流场的观测,设计并搭建了小型聚焦纹影实验台和超声速流动实验台。超声速流动实验台由2组收缩喷管组成,相距15 cm,垂直摆放,利用高压气源供气,使喷管出口继续膨胀产生超声速气流。首次利用CAD设计胶片上格栅间距尺寸,验证了在胶片纸上进行源光栅、刀口栅改造的正确性。综合考虑超声速流动区域的大小,选取了锐利聚焦深度和非锐利聚焦深度等设计指标。完成了对小型超声速流动实验台流场的拍摄,获得了其流场结构图。通过对比聚焦纹影、计算流体力学(CFD)仿真和传统纹影的流场图,说明此聚焦纹影实验台原理正确,可以达到预期的显示效果。同时,针对聚焦纹影系统高速流场的显示,提出合理的建议。     

0.6米暂冲式跨超声速风洞控制系统研制

0.6米暂冲式跨超声速风洞控制系统子系统繁多,逻辑关系复杂,采用基于现场总线和网络化的开放式集散系统进行信息通讯.PXI核心控制系统作为关键子系统,在风洞不同运行阶段采用不同流场控制策略,其风洞总压和马赫数控制精度优于0.2％和0.002.安全联锁控制系统能够实时监控显示风洞运行状态,并与PXI核心控制系统构成冗余设计...     

12 m跨超声速风洞运行监测系统研究

为改善风洞试验条件和提高试验效率,针对1.2m跨超声速风洞进行了运行监测系统研究.针对风洞环境复杂、监测对象分散的特点,引入无线传感器网络构建了基于多传感器的分布式风洞运行监测平台.重点研究了基于BP神经网络的无线传感器网络数据融合和基于D-S证据理论的多传感器信息融合在风洞运行监测中应用.在实际应用中取得了良好的效果.     

基于LabVIEW和OPC的2.4米风洞安全联锁系统

针对2.4米风洞安全联锁系统设备老化、功能缺失、信息显示不直观、故障报警不完善的现状,对安全联锁系统进行了重新研制。该系统以GE PLC为平台、配置传感器监测设备状态信息、开发基于LabVIEW软件和OPC协议的安全联锁监控显示软件,并通过触摸屏实现油源系统的远程控制。经风洞运行验证,该系统性能稳定、联锁功能全面、信息显示直观、可及时预报相应设备故障,极大地提高了风洞运行的安全性与可靠性。     

某风洞喷管段大型柔板结构应力监测试验研究

为确保某风洞喷管段大型柔板结构成型过程的安全可靠,在该柔板结构应力集中的部位布设多组电阻应变计构成应变、应力监测系统,对多组液压驱动机构运动过程中柔板结构的形变和局部应力进行实时监测和预警。采用有限元分析计算确定了应变计布设的应力集中部位,建立了多点应变、应力实时监测系统,得到了柔板成型全过程的应力数据。通过对试验数据进行分析,并与有限元理论计算结果进行对比,表明实测数据与理论数据一致性较好,证明了理论计算方法及所建立的监测系统的正确性和有效性。该监测系统可确保该大型柔板结构变形过程中的安全可靠,为风洞及其他类似设备结构的应变、应力监测系统的设计和实现提供了借鉴。     

0.6米暂冲式跨超声速风洞流场控制系统设计

针对0.6米暂冲式跨超声速风洞结构组成复杂、系统控制精度要求高、运行方式多样和运行安全要求严格的特点,分析了流场控制系统的硬件结构,开展了基于NI LabVIEW开发平台的风洞流场控制软件设计研究工作。重点介绍了控制系统组成、软件的结构和功能设计、信号采集与处理、控制策略和安全策略等内容。应用结果表明：该系统具有调节快、精度高、稳定性好、安全可靠的特点,成功实现了暂冲式跨超声速风洞复杂流程控制系统的应用软件开发。     

改进型环形耦合结构的多缸比例同步控制

分析了多轴同步控制结构与算法的发展现状,针对等状态耦合控制在实际应用中的不足,提出一种基于归一化的同步比例系数分配方法,使它适用于多运动轴的比例同步控制,并在此基础上设计了改进型的环形耦合控制策略,利用李雅普诺夫函数证明了该算法的收敛性和稳定性.以某跨超声速风洞挠性壁喷管为控制对象,对其终端执行机构电动缸和控制系统进行建模仿真,结果表明:该控制策略相较虚拟主轴控制方式,具有更好的同步性能和抗干扰能力.通过进行对比实验,也证明该策略能很好地实现多轴比例同步控制,且具有更高的跟踪精度和同步精度,对相关领域具有一定的参考价值.     

基于PMAC的超声速风洞控制系统软件开发设计

目前设计的超声速风洞控制系统软件采集精准度低,软件程序安全性差;基于PMAC开发设计了一种新的超声速风洞控制系统软件,通过Windows XP平台中的语言编辑器开发与调试程序,选择PMAC运动控制卡操作控制程序,利用XP系统进行程序协调,完成程序内的上位机与通信模型的数据编写,在64种功能函数下计算和提取程序代码,根据3个独立的风动参数进行PID计算,应用集成软件统一配置计算机中的软件资源,确保在程序的控制下其他软件程序可以自行执行相应的工作,以Fame View组态软件作为此程序的运行基础,采用C++语言编写,开发监控程序;实验结果表明,基于PMAC的超声速风洞控制系统软件采集精准度得到了提高,监测范围较大,且监测波动较稳定,有效保证了软件程序的安全性。     

基于MX1601B-R的风洞数据采集系统设计与实现

为了满足MX1601B-R数采设备在风洞中进行数据采集的功能需求,基于MX1601B-R设计了一个风洞数据采集系统。本文首先从系统的结构组成以及工作原理对系统进行了分析。其次,对系统的数据采集硬件设备以及设计平台进行了概述。随后,详细的给出了本系统的设计思路,并从设备扫描连接、模块参数设置、零点显示、数据监控、数据采集以及数据查看与分析等方面对系统进行了模块化设计。最后,使用本系统对某风洞的温度排架进行数据采集与分析,并对系统进行功能验证。验证结果表明,本系统能够有效的对风洞吹风试验数据进行零点显示、数据监控、同步采集、多样化显示以及数据分析等,同时,系统的采集启动时间误差优于0.01s。由此,可以说明该系统界面简洁、功能齐全并且采集响应快,能够满足风洞吹风试验的数据采集需求。     

大型暂冲式风洞自主式维修保障系统研究

2.4米×2.4米暂冲式风洞长期面临着繁重的试验任务,部分设备经常处于超负荷运行状态,故障频次、维修负担也逐年加重。为了解决风洞试修矛盾,提升风洞试验能力,本文基于故障预测与健康管理技术,针对2.4米×2.4米暂冲式风洞的运行和保障需求,结合风洞装备管理业务流程,从数据采集、数据存储、数据分析、数据应用这四个工作流程出发设计了系统软硬件架构,最终搭建了大型暂冲式风洞自主式维修保障系统。实现对故障的实时监测、诊断、预测。经过系统运行实践证明,风洞设备的故障率显著降低,试验能力和效率提升明显,初步建立了风洞的视情维修保障体系。     

阵地电力系统跨平台集中监测设计实现

针对某技术阵地电力系统没有实现远程集中监控的问题,设计了电力系统数据跨平台传输的集中监测系统,设置了多级冗余以提高系统可靠性;制作现场数据采集接口软件,实现现场数据采集;组态本地监控系统、KEPServerEX OPC服务器和WinCC平台服务器,实现了电力系统数据在本地电力监控系统和西门子WinCC监控平台之间的跨平台传输;开发了变电站概览显示、高压参数显示、低压参数显示和直流屏监测等功能模块,实现了主要数据的远程集中实时监测;经验证满足信息显示正确、响应时间短、返回迅速等使用性能要求。     

基于LabVIEW的大型超声速风洞总压测控系统设计与应用

采用NI公司的LabVIEW虚拟仪器技术,对某大型暂冲式超声速风洞总压测控系统进行了深入研究。针对风洞试验压力控制精度要求高、风险性大等特点,通过合理设计信号采集与处理方案和系统控制与安全策略。实现了总压的快速、精准调节和风洞的安全运行。主要介绍了系统的构成、信号采集与处理、控制策略及安全策略。实际应用表明,该系统具有调节快、精度高、稳定性好的特点,实现了基于LabVIEW虚拟仪器技术在大型超声速风洞总压测量与控制中的智能化高效运行。     

基于机器视觉的共轴双旋翼桨尖位移实时监测系统

共轴双旋翼直升机风洞实验中,配平状态是不可预测或预知的,具有很高的风险性,为了保证实验的安全,开发了一种基于机器视觉测量方法的桨尖位移实时监测系统。根据实验的高转速、高风险的特点,采用高速相机实时采集桨尖图像,通过增加光照、优化相机参数等措施获得了清晰的图像。采用图像分割、目标检测等数字图像处理方法,获取了桨尖的实时位置,通过桨尖位置解算出上下桨尖距离。通过相机外部触发与同步,实现不同转速条件下,桨叶的识别和测量。基于Matlab软件平台开发了系统软件,实现了旋转状态下旋翼桨尖的图像采集、图像实时处理、数据实时显示等功能。在4 m共轴旋翼实验中,获取了悬停状态、前飞状态下的桨尖位移和桨尖距离数据,数据符合共轴双旋翼空气动力学理论。实验验证表明,该系统完全满足实验需求,对保障共轴旋翼实验的安全具有重要意义。     

CG-02风洞螺旋桨动力性能测试数据采集系统

针对某便携式巡飞弹的螺旋桨动力性能测试的风洞试验数据采集需求,基于CG-02风洞进行了数据采集系统的设计。数据采集系统采用分布式结构,硬件基于PXI总线和工业以太网搭建。软件采用模块化设计思想,基于LabVIEW图形化编程语言对不同功能模块进行开发,实现了气动力信号和转速信号的同步采集。对试验中的信号抗干扰技术和转速测量技术进行了研究,提出了软、硬件滤波相结合的信号抗干扰方法和基于K-means聚类的螺旋桨转速测量方法。使用本数据采集系统开展测试试验,结果表明系统满足试验要求。     

基于EtherCAT和LabVIEW的风洞安全联锁及状态监测系统设计

安全联锁与状态监控系统是保障风洞运行安全的重要系统,基于EtherCAT环网实现了风洞联锁和监控信号的实时、可靠采集,构建了多网络融合的联锁与状态监控系统。介绍了系统的硬件组成和软件总体功能,利用TwinCAT2设计下位机安全联锁软件,实现了吹风前和吹风过程中的联锁策略,保障了风洞运行安全;基于LabVIEW开发了状态监测软件,通过TCP/IP、OPC等多种通信协议实现了多网络数据利用,利用LabVIEW DSC多个子模块实现了数据存储与查询功能,利于数据溯源。应用结果表面,系统具有良好的实时性和可靠性,功能完备、界面友好,在使用过程中有效保证了风洞及设备安全,并为设备性能分析提供有效分析手段。     

基于反射内存网络的风洞测量系统状态监测系统设计

为了解决某风洞测量系统监测覆盖面不全、监测手段缺乏、监测数据管理效率低下等不足,在现有设备基础上搭建了环形反射内存网络,构建了状态监测系统;介绍了系统的硬件组成和软件设计方案及实现;状态监测软件基于LabVIEW和SQL Server开发,将测量设备状态信息集中采集、处理、存储,实现了对测量系统设备的实时监测和数据分析等功能;应用结果表明,系统具有良好的实时性和可靠性,功能完备,界面友好,满足风洞试验运行监测要求。