航天器公路运输包装箱环境监测系统研制

为掌握运输过程中航天器的环境状态,确保过程受控,研制了一套运输环境监测系统,以NI cDAQ和LabVIEW为软硬件平台,设计软硬件架构与软件工作流程,能实现加速度、温湿度、车速多种类型信号的协同监测、实时超差警示与数据回放;并可利用北斗定位实现车速测量,针对高频采集的加速度信号,实现全程低速存储与触发高速存储。在实际运输道路上进行测试验证的结果表明,该监测系统功能完善,满足使用要求。

液氧管路POGO低温环境模拟试验系统设计及研究

液体运载火箭在飞行时,由于推进系统中的推进剂压力和流量脉动与结构系统弹性振动之间的耦合作用,将产生闭环自激振。为获得推进剂输送管路的动特性参数,需进行地面POGO试验。针对试验要求,设计了地面液氧管路POGO低温环境模拟试验系统,采用液氮替代液氧作为输送介质,全过程压力、流量闭环控制,设计了试验管路边界条件,真实模拟了液氧管路的工作状态,达到了液氧管路压力稳定和大流量液氮输送的要求。采用液氮循环设计思路,使液氮循环重复使用,提高了液氮的利用率。实际试验结果表明液氧管路POGO低温环境模拟试验系统满足指标要求,压力控制稳定、流量达到各状态要求。

小型油气支承弹簧单元设计与验证

针对全箭模态试验的自由边界模拟,研究静压支承与支承频率设计原理,设计用于原理验证的小型油气支承系统,并针对单台油气弹簧单元进行测试,结果表明支承频率与原理一致,支承阻尼满足自由边界要求,系统流量与负载质量和油温波动关系密切。

小型油气支承油气弹簧单元控制策略设计

油气弹簧单元为油气支承系统内一核心子单元,本文在梳理利用油气支承进行全箭模态试验自由边界模拟基本流程的基础上,设计系统控制流程,实现压力控制到位移控制的自动切换,针对油气弹簧单元的小阻尼大时滞特点,从积分和微分的角度改良PID算法,从机理上分析油气弹簧单元与常规液压缸的差异,设计修正算法。实测表明,控制流程设计合理,控制模式转换瞬间位移过冲较小,活塞位控上升及保持过程平稳,满足模态试验边界模拟要求。

基于ARM构架的工业注塑机控制器设计

为把嵌入式技术应用到工业控制器设计领域上来,分别以S3C2440和S3C44B0为上、下位机硬件核心芯片,Linux和μC/OS-Ⅱ为上、下位机软件平台来构建控制系统。针对控制器在工程实际中的需要,上位机配置了显示、控制、通信、报警等功能模块,下位机配置了通信、A/D转换、D/A转换、CAN总线等模块,同时分析了系统的运行流程,采用多线程技术对系统功能加以实现。对系统的实际测试结果表明系统完全可以满足设计要求,并具有良好的扩展性和二次开发可行性。系统以工业注塑机为背景,实现了嵌入式技术和工业控制技术的结合。

基于PC/104的工业注塑机控制器设计

为将PC/104结构嵌入式系统应用到高级工业注塑机控制器上,以VDX-6354和MSP430F149为上、下位机硬件核心,Windows Xpe和μC/OS-II为上、下位机软件平台构建控制系统。针对控制器在工程中的需要,建立了系统显示、控制及通讯功能模块,采用多线程技术对系统功能加以实现。实际测试结果表明系统可以满足设计要求,具有良好的扩展性和二次开发的可行性,实现了嵌入式技术和工业控制技术的结合。

基于MOOG/SDK的多通道静力加载控制系统设计

针对目前国外静力加载控制软件价格昂贵且不能二次开发的问题,设计了多通道静力加载控制软件,该软件基于MOOG硬件平台,以LabVIEW软件为开发语言研制,详细阐述了基于SDK接口函数的主要功能的关键技术实现方式,如硬件连接、信号标定、安全保护、试验加载和自动寻位等功能;结果表明,控制软件满足静力加载试验的功能需求,能够提高静力加载试验水平,为其他相关软件开发提供参考。

静力试验系统力控转位控两种方法研究

针对静力加载试验中对力控转位控的要求,分析了MTS模式切换和虚拟通道两种方式的实现原理,并详细阐述了其实现过程。理论分析和试验结果表明,两种方法均能实现力控到位控转换,满足静力加载试验系统的要求。

基于微处理器和FPGA的波形生成器

波形生成器是振动控制仪、液压振动伺服控制器等仪器设备的重要组成部分。基于微处理器和FPGA的硬件架构,以两种方法实现了波形生成器:一种是FPGA实时逐点计算生成波形;另一种基于两种运算部件的结合——微处理器先将生成的一个周期的波形数据发给FPGA,FPGA根据相位对数据波形进行查表和插值后输出波形。该波形生成器可输出正弦波、矩形波、锯齿波、线性扫频和对数扫频。最后在资源使用、正弦波失真度等方面对两种方法进行了对比。

多通道静力协调加载系统

多通道静力协调加载系统是用于大型构件各种静力试验的电液伺服试验设备,通过分析航天飞行器结构静力试验的特点,对多通道协调加载系统的组成原理和操作流程进行了详细阐述;该加载系统的应用能够有效提高飞行器静力试验的准确性、可靠性和安全性,缩小试验结果与实际飞行环境之间的偏差。

基于油气支承自由边界模拟的全箭模态试验技术研究

为了验证基于油气支承自由边界模拟开展全箭模态试验的工程应用,分别开展了基于小型油气支承系统验证方法和全箭模态试验应用可行性研究,对油气支承单元和系统进行了验证方案设计和实施,并对油气支承系统的关键设计指标、系统功能、稳定性和可靠性进行测量验证。最后开展某型号运载火箭的油气支承自由边界模拟和弹簧钢索悬挂自由边界模拟的全箭模态验证对比试验,验证了试验技术的可行性和有效性,也为未来大型运载火箭的研制提供试验技术支撑并积累了工程经验。

多通道双闭环伺服控制器的研制

针对六自由度液压振动试验系统,以微处理器和FPGA为运算控制单元,采用集成电路芯片实现LVDT调理电路和压控电流源电路,实现了多通道双闭环PID控制。实验结果表明:所设计的控制器可以实现油源的远程监控,具备参数设置、状态监视、安全保护和报警、复位等功能,可以较好地满足多维振动试验的控制要求,并且具有二级阀、三级阀和液压作动器的参数记录功能,有利于设备故障预判和寿命评估。

液压振动台负载流量补偿方法的研究

通过将负载变化折算为相应控制指令,并与期望指令相叠加后,作为最终的控制指令输出给伺服阀,构造负载流量与期望控制指令之间的比例关系,实现了液压振动台抑制负载干扰对流量波动的影响,提高了液压振动台运动控制精度。经过流量补偿后的液压振动台在负载变化时可以实现对输入指令较好的跟踪,可对机械振动或冲击环境进行更好的模拟。

综合离心外压加载试验系统仿真研究

介绍综合离心外压加载试验系统的组成,根据外压加载系统的工作原理,推导外压加载系统的数学模型,并采用AMESim软件对系统进行了仿真研究,经试验验证比照,证明所建立模型的正确性。针对外压加载系统的非线性和时变性,设计智能PID控制器并通过AMESim和MATLAB软件联合仿真,验证该控制算法的优越性,可提高加载快速性和精度。

液压振动台的模糊PID控制技术研究

基于液压振动台的工作原理,建立了振动台的电液位置伺服系统数学模型。采用模糊控制原理对PID参数进行在线修正的方式设计了一种模糊PID控制器。通过与常规PID控制器仿真试验效果比较,证明应用模糊PID控制技术可提高液压振动台的动/静态性能,并具有更好的抗干扰能力。

基于LabVIEW的数据回放软件关键技术研究

虚拟仪器技术在数据回放系统中的应用,利用虚拟仪器技术,实现了大数据文件的全程显示,根据采集通道自动分配显示窗口数目,联动放大各个采集通道同一时间段的数据以及报表生成功能。实验表明,该系统界面简单、功能丰富、操作简单。

电液伺服加载试验系统仿真研究

介绍电液伺服加载试验系统的的工作原理,利用功率键合图建立系统的阀控非对称作动器及负载数学模型,并采用AMESim软件对系统进行了仿真研究,经试验验证比照,证明所建立模型的正确性。针对加载系统位控-力控模式切换环节,设计位控-力控并联控制器,使用AMESim和MATLAB软件建立联合仿真模型,仿真分析证明通过采用控制电流平滑切换模块可以有效抑制切换过程的冲击现象,避免过试验情况的发生,提高了加载系统的安全性。

基于ARM架构的圆度测量仪系统设计与研究

主要设计研究了基于ARM嵌入式计算机系统的圆度测量仪系统,与PC机或工控机为核心的圆度测量仪相比,本系统具有以下突出优点:智能化程度高,结构简单,功能完善,价格低廉,具有良好的可扩展性和极高的性价比。本系统的核心设计工作主要有:采用AD698实现信号调理,采用LPC2210构建ARM嵌入式计算机平台,采用最小二乘圆法设计圆度误差评定软件,采用FIR低通滤波器实现数字滤波。

角度自适应均速管流量计

采用流量计测流量时,会出现安装偏角,并且管路内流体也会存在一定的流动偏角,这些都会造成流量测量误差。为了消除这种偏角误差,设计了一种基于差压测量的角度自适应均速管流量计。流量计采用圆形截面,截面上设计三方向取压孔,根据圆柱绕流的表面压力分布原理,并配合角度修正算法,可以减小流量测量中的偏角误差,从而提高管路流量测量的准确性。标准水路系统标定结果表明流量计偏角误差θ≤±15°时,流量测量精度≤3.5%FS;偏角误差θ≤±1°时,流量测量精度≤1%FS。

航天器公路运输环境包装箱研制

针对航天发射高密度及应急航天发射需求增多现状,为满足航天器运输、快速响应的实际需求,提出并成功研制了一种航天器公路运输环境包装箱。本文介绍了航天器公路运输环境包装箱的组成与性能指标,及设备工作流程和方法,详细阐述了运输舱体、减振平台和监测系统等核心部分组成。依据技术性能指标要求,在实际运输道路上,运输车辆以60 km/h运输速度下,对航天器公路运输环境包装箱内部温度、湿度和垂向冲击加速度等基本性能指标进行现场检测,通过对性能检测结果分析表明,航天器公路运输环境包装箱温度、湿度和垂向冲击加速度均满足性能指标要求。