推力矢量试验设备分段精确控制方法研究

推力矢量试验装置是进行战斗机过失速机动和直接力控制模式超机动能力试验的装置;结合推力矢量试验装置的特性,推力矢量试验需要对多路高压、大流量气流进行精确的流量控制;通过推力矢量试验装置的特性分析,提出多模型控制的策略;针对不同阶段的特点和控制任务要求,分别采用基于专家系统、智能PID以及补偿解耦等控制策略,实现高压、大流量条件下的高精度流量控制;从调试运行结果看,流量控制精度达到3‰～5‰的水平,满足了推力矢量试验的对流量精准度的要求.     

基于EMD方法的机电作动系统故障特征提取

提出基于经验模式分解(EMD)分析的特征提取方法,该方法自适应地将故障信号分解为不同频段上的基本模式分量(IMF)之和,由于只有少数IMF对故障敏感,从而可以有效提取故障特征。实验结果表明该方法可有效提取电机早期隐性故障特征,为飞机机电作动系统的故障预测和健康评估提供必要的前期准备。     

倾转旋翼飞行器最优推力矢量控制

最优控制中的线性状态调节器对于一个易受外界扰动的系统来说具有十分重要的作用。飞行器在飞行过程中经常会受到风之类的外界扰动,使其偏离正常运行轨道,因此在设计飞行器的时候,考虑滚动通道和偏行通道的状态反馈调节器对于飞行器的正常飞行来说具有十分重要的意义。基于此,该文对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,通过建立其数学模型,分析设计了旋翼飞行器的滚动通道和偏行通道的线性状态控制器,最优飞行控制给出了倾转旋翼飞行器的最优矢茸推力控制。分析结果表明：该飞行器具有节省动力能源,机动性能好以及抗干扰能力强等优点。计算机仿真证实丁飞行控制系统的最优性和有效性。     

推力矢量无人机尾坐式垂直起降控制

本文研究推力矢量无人机尾坐式垂直起降的控制方法.为解决欧拉角奇异的问题,提出了水平/垂直欧拉角综合姿态解算方法.为了获得快速响应又防止超调,控制器采用线性/恒加速度逼近和角速率限幅积分逼近控制方法,并且在最终输出舵偏时进行了反扭矩补偿.此外,本文提出了一种特殊的数据融合算法,该算法通过迭代计算保证了高度数据的准确性.由于尾坐式起降时机体姿态和高度具有强耦合关系,本文设计了一种基于滤波前馈加速度算法的高度控制器.尾坐式起降试验结果验证了本文所述控制方法的有效性.     

推力矢量飞机纵向鲁棒动态逆控制

针对推力矢量飞机大迎角飞行纵向控制,提出一种鲁棒动态逆方法。对时标分离非线性动态逆的内外回路控制结构进行修改,通过坐标变换得到一个弱非线性系统;然后对该系统模型的已知部分和不确定部分同时进行小扰动线性化,转化得到线性不确定系统;在此基础上利用??综合方法设计鲁棒控制器。该方法能够为非线性动态逆控制提供鲁棒稳定性和鲁棒性能保证,并可回避时标分离问题。仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

推力矢量垂直短距飞机轨迹优化与控制

推力矢量垂直短距起降(V/STOL)飞机是一种兼顾巡航飞行速度和起降灵活性的新型飞机.本文首先建立了包含执行器饱和的V/STOL飞机动力学模型;然后针对V/STOL飞机在过渡过程阶段面临的强耦合、强非线性的特点,使用梯度下降法进行最优过渡过程轨迹优化并采用适应性矩估计算法(Adam)加速了优化过程;在此基础上,以最优轨迹为基础设计前馈控制器,同时通过对比真实飞行状态与所设计的最优状态给出反馈补偿量,保证了实际的过渡过程沿着最优轨迹进行.经过仿真实验可以发现,该方法具有过渡过程时间短、姿态平稳、鲁棒性强的优点.     

航空机电作动器健康管理验证系统研究

针对健康管理智能算法与推理模型性能的验证与评估需求,设计了一种航空机电作动器健康管理验证系统;通过分析航空机电作动器的故障机理,提出了电机、控制器、齿轮减速器的数学建模方法和对应的主要失效模式的故障注入方法,设计了验证系统硬件平台、基于组件模式的通用软件运行环境及支持实时显示功能的验证与评估模块;仿真结果表明,该平台能够支持各种健康管理算法与系统模型的加载和调用,并能够实现验证与评估信息的在线显示。     

推力矢量可倾转四旋翼自抗扰飞行控制方法

针对常规四旋翼难以实现位置和姿态独立控制问题,研究了一种具有全向推力矢量的可倾转四旋翼飞行器系统.为克服系统的大范围不确定性、强耦合性及外部风扰影响,设计了基于自抗扰控制(ADRC)技术的飞行控制器.通过建立风扰下的系统动力学模型,分析阵风对旋翼气动力的影响.接着将系统解耦为六通道单回路结构并分别设计自抗扰控制器,引入扩张状态观测器估计系统的内外扰动,利用非线性状态误差反馈律输出扰动补偿控制.在此基础上,通过变量代换线性化控制分配矩阵,将控制器输出直接映射到旋翼转速和倾转角.仿真结果表明,所设计的自抗扰飞行控制器具有良好的位置和姿态独立控制能力,能够有效地估计和补偿紊流风扰动,同时对系统的部分动力失效故障有较强的鲁棒性.     

一种基于Daisy-chain的推力矢量协调控制方法

推力矢量技术作为先进战斗机最重要的技术之一,可以大大提高飞机可控迎角的范围,增强战斗机的过失速机动能力.然而目前我国可借鉴国外重要机型推力矢量技术的实现是通过在驾驶舱中增加相应的矢量操纵机构实现的,在很大程度上增加了飞行员的驾驶负担.如何取消该操纵机构并将其对于推力矢量的控制综合协调进飞控系统中,以减轻操作负担,成为一...     

推力矢量飞行器的自抗扰控制设计及控制分配

推力矢量飞行器往往需要在大功角等具有大不确定性和强非线性的区域高质量地完成飞行动作,因此,如何应对大范围不确定性是推力矢量飞行器控制设计的关键问题.另一方面,推力矢量飞行器包含多种控制输入并且不同控制输入具有不同物理特性.因此,控制输入分配也是推力矢量飞行器控制设计的关键问题.为了对付大范围的不确定性,本文引入虚拟控制量的概念,采用自抗扰控制技术实现对飞行过程中的总扰动的实时估计和补偿.进一步,考虑控制输入的物理约束条件,提出了保证虚拟控制量达到设计值并使得发动机能耗最小的控制输入分配方案.通过建立对应的优化问题,严格分析其最优解的性质并提出了有限步求解最优控制分配输入量的算法.在仿真环境下,提出的控制算法有效实现了推力矢量飞行器大功角区域的机动动作,并能应对大范围的气动参数不确定性.     

机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台研究

为了提高汽车的平顺性,提出一种机电作动器悬架,设计了机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台。建立基于机电作动器的主动悬架数学模型与仿真模型,以嵌入式系统单片机为主处理器设计机电作动器悬架的控制器;在此基础上,以dSPACE为模型运行载体搭建机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台;利用该测试平台进行了仿真试验。结果表明所研究的硬件在环仿真测试平台具备较好的硬件在环仿真功能,能够对机电作动器悬架性能、主动悬架控制算法进行验证与评价。     

襟翼机电作动器的非线性跟踪控制器设计

针对存在未知扰动的民机襟翼机电作动器,为了实现位置跟踪控制,提出了一种新型的非线性连续鲁棒控制器.利用反向递推理论对非线性连续鲁棒控制器进行了设计.首先通过设计电流虚拟控制量,对未知机械扰动进行了补偿;其次,利用电流虚拟控制量,设计了控制电压,实现了对未知扰动信号的抑制.根据李雅普诺夫稳定性分析方法,论证了在所设计的控制器作用下,受控机电作动器能够实现对参考轨迹的全局渐进跟踪.仿真结果表明,改进控制器能够有效提高机电作动器的位置跟踪控制性能,控制效果优于PID控制.     

基于矢量控制的永磁同步电机控制方法研究

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)是一个多变量、强耦合的控制对象,为了提高PMSM的控制精度,采用矢量控制对其进行解耦控制;首先,在三相静止坐标系下建立PMSM的数学模型,并根据幅值相等和总磁动势不变原则进行Clark、Park坐标变换,得到两相旋转坐标系下电机的数学模型;其次,深入研究电压空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术,采用7段式调制方式进行脉宽调制,输出作用于逆变器的PWM波形实现PMSM高精度闭环控制;最后,基于MATLAB/Simulink建立PMSM控制系统的仿真模型,对矢量控制性能进行验证;仿真结果表明:矢量控制技术可以实现PMSM的高精度控制。     

混杂系统优化控制的动态规划方法研究

研究了末态自由、时间一定的混杂系统的最优控制问题. 提出了基于可达网络的混杂系统优化控制的动态规划方法. 这种方法能够给出问题的全局最优解, 并有效地降低系统的计算量.     

机载直驱式机电作动器的伺服控制器设计研究

以高性能数字信号处理器(DSP)和高集成度复杂可编程逻辑器件(CPLD)为核心,为直驱式双余度机电作动器(EMA)设计了伺服控制器.首先对直驱式EMA及其控制系统的总体结构及工作原理进行了介绍;接着对控制器硬件,包括控制电路以及功率电路进行了详细设计;然后基于磁场定向的矢量控制,给出了位置、速度、电流三闭环控制方案,并对EMA所用的六相双绕组永磁同步电机进行了电流均衡性控制;最后,对所设计的控制器进行了实验验证.实验结果表明,控制器设计方案具备可行性和实用性.     

异步电机矢量控制方法浅析

随着科技革命中三极管和可控硅的产生和发展,使得用电子来控制电力成为了事实,在新的电力控制时代,直流电与交流电之间的传动也成为了现实。直流电与交流电各有优缺点,而能将两者融合的电机无疑将会受到社会使用者的追捧。异步电机的控制就是通过矢量控制原理,将直流电与交流电的有点合二为一,是自身具有了较强的竞争优势。本文通过阐述矢量控制的原理,继而对异步电机矢量控制的方式方法进行分析。     

混杂系统优化控制的动态规划方法研究

研究了末态自由、时间一定的混杂系统的最优控制问题.提出了基于可达网络的混杂系统优化控制的动态规划方法.这种方法能够给出问题的全局最优解,并有效地降低系统的计算量.     

扰流片式推力矢量气动力数值仿真研究

为了确定扰流片式推力矢量控制(TVC)产生气动力的情况,应用数值仿真分析软件Fluent对加载单个圆弧型扰流片的喷管三维流场进行数值仿真。得出了扰流片产生气动力的大小随扰流片深入流场高度的规律曲线,以及阻塞面积与推力矢量偏转角度的关系。仿真结果表明:在所研究的范围内,扰流片产生的气动力大小与其伸入流场高度成线性关系,并且阻塞面积率与推力偏转角度呈正比。     

用于航天飞机轨道机动系统推力矢量控制的数字式自动驾驶仪

本文介绍了利用航天飞机轨道器的轨道机动系统进行推力矢量控制的数字式自动驾驶仪的设计、研制和性能要求;描述了目前这种数字式自动驾驶仪的硬件和软件设计要求;此外介绍了设计综合方法,它考虑了刚体稳定裕度、弯曲振型和晃动的稳定性,制导回路补偿,偏离正常工作性能,以及硬件和软件的局限性等问题。最后利用头三个空间运输系统的飞行数据扼要分析了轨道机动控制系统的性能。     

发动机推力矢量测试系统的设计

介绍了关于发动机推力矢量的测试系统,阐述了利用传感器进行发动机推力矢量的测试。利用设计的压电式测力平台和其相应的测试软件以及测试系统,用反求法求得空间力矢量大小、推力矢量的推力偏移量、推力偏斜角。通过试验结果表明:此方案是可行的。