PWM高速开关阀动态调节特性仿真研究

针对某型号发动机燃油调节器的脉宽调制(PWM)高速开关阀,通过建立高速开关阀系统动态数学模型,开展了高速开关阀调节工作过程动态压力与流量特性的仿真研究。对影响开关阀动态输出特性的相关因素进行了比较分析,结果表明:阀座通径、驱动频率与容腔体积等是影响高速开关阀动态性能的主要因素,并提出相应的改进措施。为改善高速开关阀动态调节特性、提高作动控制系统的控制精度与性能提供参考与借鉴。

基于AMESim的冲压发动机燃油调节器动态特性仿真

基于AMESim软件仿真平台,建立了冲压发动机燃油调节器仿真模型,对燃油调节器的流量跟随调节特性、入口压力扰动以及油路切换过程的动态特性进行了仿真研究,分析各工况下燃油调节器的稳定性,并提出了改善燃油调节器动态特性的措施。另外,通过利用该仿真模型,对燃油调节器的各种工况进行分析,为结构参数的选取和控制参数的优化研究都提供了参考。

逆向卸荷式气体减压阀的动态特性仿真

考虑到摩擦力、阻尼力及流体流动作用力等主要非线性因素对减压阀动态特性的影响,建立了逆向卸荷式气体减压阀的动态特性数学模型,并对其启动过程与负载变化下的动态响应特性进行了仿真计算,研究了动态过程的压力、温度、流量以及阀芯位移等参数变化情况,分析了不同的参数对减压阀启动特性的影响,提出了改善减压阀动态响应特性的措施。

电爆阀启动过程的响应特性与活塞撞击变形分析

对航天飞行器上的高压常闭式电爆阀启动过程的动态响应特性进行仿真,并通过试验验证两者基本吻合。在此基础上,对电爆阀启动过程活塞撞击变形情况进行分析。采用Abaqus软件对活塞与壳体碰撞行为进行显式非线性动态分析,研究了电爆管、材料性能以及电爆阀出口压力条件对活塞撞击变形量的影响。结果表明,电爆阀出口压力条件对活塞与壳体撞击变形量影响最大,出口压力增大对应变形量急剧减小,电爆阀工作的可靠性随之降低。

基于Simulink/RTW的冲压发动机控制系统半实物仿真

基于Matlab/Simulink软件开发平台,建立了冲压发动机控制系统的数学模型,通过TLC将仿真模型自动转化成C代码,提高仿真速度,并利用Real-Time Windows Target实现了仿真软件的实时运行。利用该仿真软件,实现了冲压发动机控制系统半实物仿真试验,对冲压发动机的供油控制规律进行仿真研究,验证了所采用的控制规律、控制算法的可行性。

气体减压阀的稳定性分析

针对逆向卸荷式气体减压阀,采用线性化分析方法,对其工作稳定性进行分析,得到了主要参数对减压阀稳定性的影响规律。研究结果表明阻尼和低压腔体积是影响减压阀稳定性的主要因素,并给出了提高减压阀稳定性设计的主要措施。

逆向卸荷式气体减压阀的静态特性分析

对影响减压阀压力调节精度的非线性因素——摩擦力和流体稳态力进行了研究与讨论,建立了逆向卸荷式气体减压阀的静态特性数学模型,其中计算结果与实验结果相吻合。分析结果表明,摩擦力和流体稳态力对减压阀的静态特性偏差有着不同程度的影响,因此在设计过程中应该考虑摩擦力、流体稳态力对减压阀静态特性的影响。

冷气发动机系统动态特性仿真研究

采用模块化建模方法,将冷气发动机划分为减压阀、管路、容腔和喷嘴等模块,建立了发动机系统模块化数学模型。对发动机启动过程和脉冲工作状态下的响应特性进行了仿真研究,仿真结果与试车结果相吻合,验证了所建立的数学模型的正确性。仿真计算结果还表明:安全阀的开启性能和减压阀动作的灵活性等都是影响冷气发动机动态响应特性的主要因素。提出了改进发动机工作性能及可靠性的措施。

液体火箭发动机气动活塞泵性能特性仿真

通过对液体火箭发动机上应用的双缸双作用式气动活塞泵工作特性进行仿真研究,分析了活塞运动过程中的速度、位移与泵出口压力之间的变化规律。对活塞泵的增压特性与频率特性,以及驱动气体压力对增压特性的影响进行研究分析,表明增压比与泵出口流量成反比,而频率与流量成正比;随着驱动气体压力的提高,活塞泵输出功率呈线性增长,且活塞运动频率增大,泵出口流量随之增大,增压比减小。同时,对几种活塞泵出口压力脉动抑制方法进行仿真、比较分析,结果表明设置蓄能器是有效、简单的压力脉动抑制方案,但在设计蓄能器时,应考虑全工况下的发动机系统综合匹配性能。

气体瞬态力对减压阀动态特性的影响分析

气体瞬态力是影响减压阀动态性能一个重要的非线性因素之一,本文从可压缩流体力学的动量方程出发,对减压阀阀腔的气体参数采用集中参数来处理,推导出了考虑气体可压缩性情况下的气体瞬态力的计算公式,得出了可压缩流体与不可压缩流体的瞬态力之间的关系,并分析了其对减压阀的动态特性的影响。仿真结果表明在控制体积与低压腔体积之比很小的情况下,其气体的瞬态力对减压阀动态特性的影响不是很明显。

基于AMESim的先导膜片式电磁阀动态特性仿真

介绍了先导膜片式电磁阀的结构及工作原理,建立了其多物理过程耦合的数学模型,利用AMESim软件建立了先导式电磁阀动态仿真模型,研究了节流孔、工作压力、弹簧刚度及弹簧力对先导膜片式电磁阀动态响应的影响。结果表明:节流孔对响应时间的影响因素较大,随着节流孔的增大,阀门的打开响应时间越长,关闭响应时间越短。该分析方法可应用于先导式电磁阀的设计和分析,具有一定的工程应用价值。

面向控制的燃油调节器动态特性研究

作为吸气式发动机燃油控制系统的被控对象,燃油调节器的动态特性对调节器自身的性能优化和控制系统设计均至关重要。基于燃油调节器的工作原理,采用集中参数法建立了燃油调节器的非线性模型,对其进行小偏差线性化得到其状态空间模型,计算获得其传递函数,并详细分析了燃油调节器的动态特性影响因素,为燃油调节器性能优化提供参考。通过模型降价简化传递函数模型获得其一阶模型,分析表明一阶模型和原模型的频域特性符合的很好,低阶模型能够表示燃油调节器的动态特性,为燃油控制系统设计和控制参数优化奠定了基础。

冲压发动机控制系统的半实物仿真试验研究

将燃油调节器、电子控制器以实物形式接入半实物仿真试验系统,将控制回路另外部分包括对象发动机和导弹的动态特性在数字仿真器上实现。数字仿真器通过输入输出接口与冲压发动机的控制器进行联接,从而搭建了冲压发动机控制系统的半实物仿真试验平台。通过一系列半实物仿真试验表明,构建的平台可以实现考核控制系统设计的目的。

基于PWM作动器的运载火箭伺服系统建模与仿真

根据运载火箭伺服系统工作特点,设计了基于PWM作动器的火箭发动机位置伺服控制系统。完成了作动器、非对称作动筒等关键部件数学建模,获得了位置伺服系统的控制模型。针对获得的控制系统传递函数,对系统的稳态误差和稳定裕度进行了分析。采用Matlab/Simulink设计了基于抗积分饱和算法的PID控制器,并建立了整个非线性控制系统AMESim仿真模型,验证了控制系统的稳态控制精度和动态调节特性。最后通过地面负载试验验证了控制算法及控制系统方案的可行性。