Study on Control of Pneumatic Selecting and Shifting Actuators Using Rapid Control Prototyping

A gearbox in-the-loop control platform using dSPACE real-time system is designed for the study on the control technology of pneumatic selecting and shifting actuators based on rapid control prototyping.The operational principle of such actuators was analyzed using dSPACE hardware and software,resulting in a better knowledge of the logical relationship among solenoid valves,gear positions of cylinders and system input/output.Based on these,a control model was developed under the Matlab/Simulink environment and rapidly improved to meet requirements through experiments.Relevant tests have shown that analysis efficiency on selecting and shifting actuators could be raised and development of control strategy facilitated.

An Integrated Control Framework for Torque Vectoring and Active Suspension System

Four-wheel independently driven electric vehicles(FWID-EV)endow a flexible and scalable control framework to improve vehicle performance.This paper integrates the torque vectoring and active suspension system(ASS)to enhance the vehicle’s longitudinal and vertical motion control performance.While the nonlinear characteristic of the tire model leads to a relatively heavier computational burden.To facilitate the controller design and ease the load,a half-vehicle dynamics system is built and simplified to the linear-time-varying(LTV)model.Then a model predictive controller is developed by formulating the objective function by comprehensively considering the safety,energy-saving and comfort requirements.The in-wheel motor efficiency and the power loss of tire slip are treated as optimization indices in this work to reduce energy consumption.Finally,the effectiveness of the proposed controller is verified through the rapid-control-prototype(RCP)test.The results demonstrate the enhancement of the energy-saving as well as comfort on the basis of vehicle stability.

基于冗余执行器的航空发动机推力快速响应控制方法研究

面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变化速率潜力,提高推力响应速度,降低了对于燃油泵快速作动的需求,同时该方法可以使喷口在推力响应过程逐渐回中,系统具备持续的推力快速调节能力;(2)分析了A8调节推力的物理机理,指出容腔压力动力学主导的部件间流量匹配过程使得A8对推力具有直馈作用,是提高推力响应速度的有效途径。基于发动机部件级模型的评估结果表明,本文提出的方法在执行机构存在速率限制的情况下,实现了推力10 rad/s闭环带宽和A8回中的设计目标,方法可行、有效。在推力响应过程中,A8直馈作用对推力变化的贡献度最高时超过50%。随着对于推力控制模式和推力响应速度的日趋关注,应对容腔内的压力动态过程给予充分的重视。

基于Links-RT的数字液压风力机半实物仿真系统设计

数字液压风力机可根据风速大小使相应排量液压泵参与工作,使液压风力机在整个工作风速范围内始终保持高效。由于大型风力机不具备开展实验研究的条件,且风力机中的液压系统具有较强的非线性,为了准确研究数字液压风力机多泵切换时系统工作特性的变化规律,提出了一种基于Links-RT的数字液压风力机半实物仿真系统,并对数字液压风力机风轮特性模拟和最大功率跟踪控制进行设计。通过风速阶跃变化、恒定风速时多泵切换、渐变风速多泵切换3种工况下数字液压风力机工作特性的实时仿真测试,验证了数字液压风力机半实物仿真系统的正确有效性,为数字液压风力机的稳定运行和风能高效利用提供理论依据和技术参考。

Properties of Rapid Hardening Controlled Low Strength Material Made of Recycled Fine Aggregate from Urban Red Brick Construction Waste

In some cases of emergency backfill engineering projects, traditional backfill materials cannot meet the requirements of fast construction due to their long curing time. This study presents a new kind of rapid hardening controlled low strength material, which utilizes both rapid hardening sulphoaluminate cement and recycled fine aggregate from urban red brick construction waste. Totally, sixteen mixtures were prepared for the experiment with different cement-to-sand ratios and water-to-solid ratios. The flowability and bleeding rate of fresh mixture were measured to evaluate its workability, and the compressive strength of hardened mixture was tested to evaluate its rapid hardening and mechanical properties. Test results indicate that rapid hardening controlled low strength material containing recycled fine aggregate from urban red brick construction waste can achieve the desirable flowability, but the bleeding rate increases with the increase of flowability. In addition, 2-hour compressive strength can reach 0.08 - 0.12 MPa, and 4-hour compressive strength is 0.32 - 1.54 MPa, which can meet the requirements of emergency backfill construction. At last, based on the derived compressive strength, a fitting model for predicting compressive strength evolution of this new rapid hardening backfill material is developed, which fits accurately with these experimental data.

欠驱动航天器模糊自适应增强耦合姿态控制

在快速轨道机动期间,针对固体推进作用下推力偏心、安装误差等因素带来的姿态强干扰问题,提出了一种基于推力矢量控制技术的航天器姿态欠驱动智能控制方法。首先,建立了航天器姿态误差动力学模型,并分析推力矢量控制输入的欠驱动特性。然后,考虑强干扰不确定性和滚转通道耦合弱的问题,设计了基于增强耦合策略与自适应模糊观测器的欠驱动智能控制律,结合模糊逻辑函数逼近强干扰不确定项并引入控制律中,实现航天器的姿态欠驱动智能控制,通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。最后,通过与分层滑模控制方法进行对比仿真,验证了所设计的方法能够使得三轴姿态稳定时间缩短14%,滚转通道耦合弱产生的静差被有效消除,为快速轨道机动期间的强干扰抑制技术提供基础。

矿井灾变时期气囊密闭技术的研究与优化

为探究气囊密闭工艺在矿井发生灾变过程中的密闭工艺效果,以唐山开滦实验巷道为工程条件,运用Fluent数值软件,结合快速气囊密技术,研究了不同火灾发展阶段下灾区爆炸危险气体的变动特性以及运移规律,分析了快速气囊密闭的工艺效果,并针对现有工艺进行了进一步的优化和设计。结果表明:灾区内上隅角CH_(4)浓度最高,气囊密闭具有封堵速度快、气密性好的特性,能在5 min内完成巷道的完全封堵,漏风率控制在5%以内,同时快速气囊密闭使得通风量急剧减少,CH_(4)积聚速度变快,氧气扩散较慢,未形成爆炸危险区域。利用PLC控制方式和远程遥控手段优化现有气囊密闭工艺,实现了远程控制。

基于快速原型化的小型涡喷发动机起动过程控制

为快速验证小型涡喷发动机起动过程控制规律,基于快速原型化技术搭建了半物理试验平台。设计了快速原型试验系统整体架构,对控制系统的软硬件设计和智能节点的工作原理进行了说明,使用Speedgoat Mobile实时目标机作为电子控制器,以STM32为核心设计智能节点,选用Modbus协议对信号进行编码,实现电子控制器和智能节点之间的数据通信。针对小型涡喷发动机的起动过程设计了一种控制规律,利用自动代码生成技术生成电子控制器可执行程序,部署到实时目标机中,完成了起动过程控制规律的试验验证。仿真结果表明,电子控制器和智能节点通信正常,工作可靠稳定,起动过程平稳迅速、不熄火、不超温、不超转,提出的快速原型化控制技术能够有效地缩短开发周期,具有良好的工程实用价值。

区域水库群防汛安全风险快速评估及预警

近年来极端气候事件频发,给人类自身安全和整个社会经济带来深刻影响,对区域防洪响应提出了更高层次的要求,区域水库群防汛安全风险快速评估方法需求日益增加。本文在传统风险分析评估的基础上,引入瑞利信号衰落模拟风险信号的传播,通过风险概率联合分布描述水库风险关联性,分析了区域水库群防汛风险分布影响,初步建立了定量的区域水库群风险率计算模式,并将其应用于“22·6”北江特大洪水过程,分析了韶关地区的区域水库风险情况,结果表明,区域风险分布符合实际,模型简单且计算效率较高,实现了对区域水库群防汛安全风险快速评估及预警,同时可为今后防御流域洪水及水旱灾害防御工作提供参考借鉴,以提高区域水库群应对极端气候条件下洪涝灾害的能力。

基于转动惯量存储与释放的风电场快速功率调控策略

随着风电场大规模并网,电网等效惯量和调频能力下降,在故障情况下风电场难以提供电网所需的功率支撑,迫切需要提高风电场功率调节能力。针对当前风电场功率调节缓慢、无法灵活调节输出功率的问题,提出一种基于转动惯量存储与释放的双馈风机快速功率调节方法和风电场功率调节指令优化分配方案。利用换流器响应快速的特点,根据转速动态调节风机电磁转矩,控制风机存储或释放转动惯量,快速改变风机输出功率。在功率调节指令的分配中,考虑风速波动性以及风机惯量存储与释放的特性,以风电场功率调节与指令偏差最小化为目标对功率指令进行优化分配,降低风速波动对快速功率调节的负面影响。在Matlab-Simulink中建立风电场仿真模型进行验证,结果表明所提策略能够实现风机30 ms内的功率响应,有效抑制风速波动对风电场快速功率调节的影响,提升风电场频率调节的能力。

Temperature Compensation Algorithm for Hydraulic System Pressure Control

In this paper the control mechanism of solenoid valve is analyzed,which shows the solenoid valve control is actually the control of coil current.The response characteristic of coil current is related to coil inductance and resistance.The coil resistance is influenced greatly by the ambient temperature and the self-heating of coil,which affects the control precision of coil current.First,considering the heat dissipation mode of coil,the coil temperature model is established from the perspective of heat conduction,and a temperature compensation algorithm for hydraulic system pressure control is put forward.Then the hardware-in-the-loop testbed is set up by using the dSPACE platform,carrying out wheel cylinder pressurization tests with inlet valve fully opened at-40℃ and 20℃,and testing the actual pressure of wheel cylinder with the target pressures at-40℃ and 6 000 kPa/s(pressurization rate).The results show that the pressure control temperature compensation algorithm proposed in this paper accurately corrects the influence of resistance temperature drift on the response accuracy of wheel cylinder pressure.After the correction,the pressure difference is less than 500 kPa,which can meet the control accuracy requirements of solenoid valve,enriching the linear control characteristic of solenoid valve.

快速康复技术配合损伤控制外科技术在多发伤患者中的运用效果及影响因素分析

目的分析快速康复技术配合损伤控制在多发伤患者康复中的临床效果及其并发症发生情况,并探讨影响并发症发生的因素。方法收集昆明医科大学附属红河医院2020年10月至2022年11月间的108例多发伤患者临床资料,分为A组(55例)和B组(53例)。A组采用快速康复措施+损伤控制,B组采用常规康复措施+损伤控制。比较2组临床疗效、并发症发生情况及相关影响因素。结果A组在凝血功能、乳酸、体温恢复时间及术中出血量方面明显优于B组(P<0.05),而手术时间则较长(P<0.05)。A组术后ISS评分及Mb、CK、HMGB1水平均低于B组(P<0.05)。A组并发症发生率(7例)低于B组(20例)(P<0.05)。Logistic回归分析显示,治疗康复措施是影响术后并发症的主要因素。结论快速康复技术配合损伤控制治疗多发伤患者具有较好的临床效果,可明显降低术后并发症发生率,其中良好的康复治疗方式是减少并发症的关键。

Simulation and experimental research of digital valve control servo system based on CMAC-PID control method

Digital valve control servo system is studied in this paper. In order to solve the system problems of poor control precision and slow response time,a CMAC-PID( cerebellar model articulation controller-PID) compound control method is proposed. This compound controller consists of two components: one is a traditional PID for the feedback control to guarantee stability of the system; the other is the CMAC control algorithm to form a feed-forward control for achieving high control precision and short response time of the controlled plant. Then the CMAC-PID compound control method is used in the digital valve control servo system to improve its control performance. Through simulation and experiment,the proposed CMAC-PID compound control method is superior to the traditional PID control for enhancing stability and robustness,and thus this compound control can be used as a new control strategy for the digital valve control servo system.

自适应循环发动机快速推力变化过渡过程性能初步研究

自适应循环发动机是基于变循环发动机设计理念基础并充分考虑飞发一体化设计、热管理等综合性能的面向未来飞行平台的先进动力装置,可通过诸多可调机构实现发动机涵道比、增压比、流量以及工作模式的灵活改变,从而适应不同飞行任务的复杂任务剖面需求,获得更大飞行包线内的性能优化。本文基于自适应循环发动机的性能计算仿真模型,在相关研究基础上结合模式转换和加减速过程实现快速推力变化过程,根据模式转换与加减速控制规律设计,开展典型算例下的快速推力变化过渡过程性能分析并验证其控制规律设计方法可行性,在亚声速巡航工况下,发动机在以M3模式叶尖风扇最小角度状态下,低压转子相对物理转速从0.6加速至1.0,最大可使终止推力增大32.4%,相较于单一模式加减速过渡过程,推力变化范围更宽,加速时间更短,转速变化范围更小。

智能小车快速控制原型平台设计与开发

基于MATLAB/Simulink设计并开发了智能小车快速控制原型平台,实现了代码自动生成并编译、实时验证与参数在线调整等功能。针对硬件,开发了相应的接口模块。开发了用于上位机与控制器之间数据交互的OPC UA服务器,进而开发了基于Web的智能小车监控界面。设计了Simulink模型,通过开发的快速控制原型平台,完成了智能小车实物验证,实现了一键代码生成并编译、控制算法的调用、实时验证与参数在线调整等功能。结果表明,智能小车能实现路径跟踪。通过路径跟踪实验,验证了系统的可行性和实用性。

基于实时力值跟踪及RCP的半主动悬架试验系统

为开展半主动智能车辆悬架控制策略方面的验证研究,提出一种可实现减振器实时力值跟踪监测和快速控制原型(Rapid Control Prototype,RCP)的汽车悬架实验平台。基于建立的1/4悬架动力学控制方程和传递函数,分析了悬架的输出特性;为模拟真实车辆悬架的动态输出特性和实时监测执行器的控制力输出特性,开发了可实现实时力值跟踪监测的麦弗逊式1/4汽车悬架实验平台。该实验平台一方面可以依托快速控制原型技术开展半主动悬架最佳控制算法的研究,另一方面还可以基于平台特有的执行器输出力实时跟踪监测功能,开展执行器不确定性半主动控制策略及执行器状态观测器可靠性检验等方面的研究;通过定电流开环实验检验半主动汽车悬架系统的有效性和可控性,通过闭环控制实验分别对半主动悬架系统在半主动智能控制策略验证和悬架执行器阻尼力跟踪估计方面的有效性。

软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术研究

为了解决原有软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术只计算单一的盾构掘进参数,导致控制效果不佳的问题,计算盾构机的铰接角度,确定铰接角度与千斤顶行程差间的关系,分析盾构掘进下地面沉降情况,计算盾构千斤顶的侧向压力和注浆空隙数值,设置相应的软土隧道盾构掘进参数,控制和分析软土隧道盾构掘进下多个施工要点,实现对地面沉降的快速控制。实验结果表明,与以往的软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术相比,在实际应用中设计的软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术,能够将地面沉降数值控制在–4.00~2.00 mm,控制效果更好。

拉曼光谱用于细菌快速药敏检测的研究进展

致病菌对人类健康构成重大威胁,抗菌药物的滥用导致了细菌耐药性的发展和传播。目前,临床微生物室常用的药敏试验,如纸片扩散法、浓度梯度纸条扩散法、肉汤稀释法和全自动药敏分析等都是基于细菌生长的方法,且操作流程繁琐,需要8~16 h才能出结果。该文从快速药敏检测(RAST)的研究出发,重点叙述了拉曼光谱在RAST领域的研究进展。利用拉曼光谱对细菌进行基于代谢表型的药敏检测,检测时间明显缩短,优于常规基于细菌生长的药敏方法。但该方法缺少大规模的临床分离株验证,而且难以实现临床标本中细菌的免分离检测。该文对RAST技术的临床验证、可重复性评估、临床适用性评估、准确性评估、拉曼光谱与电阻抗及微流控技术的创新结合及其在复杂临床标本中直接药敏检测等方面进行展望。

自适应神经模糊推理系统优化的快速上肢评估方法

传统方法对工作相关肌肉骨骼疾病风险评估的输入变量变化敏感性较低,导致风险评估输出结果的精确性和可靠性不足。为更加准确地进行人因工程风险评估,提出了基于自适应神经模糊推理系统的快速上肢评估方法(RULA)。首先,基于卷积神经网络对视频中人体工作姿势的关键点进行检测及识别,并计算关节角度;其次,基于自适应神经模糊推理系统对快速上肢评估方法进行改进,搭建工作相关肌肉骨骼疾病风险评估架构以解决评估不同姿势时获得相同评分的问题;再次,随机选取不同工作姿势的关节角度数据对网络进行训练和检测,调整基于自适应神经模糊推理系统和快速上肢评估方法的工作相关肌肉骨骼疾病风险预测模型的最佳参数;最后,选取关节角度数据集里的前15个工作姿势进行相关性验证,将结果与原始快速上肢评估方法的结果进行比较,应用树枝修剪工具的操作过程进行案例分析以实现风险得分的实时动态评估。结果表明,优化后的快速上肢评估方法比原始方法更敏感,验证了利用自适应神经模糊推理系统能够有效改进快速上肢评估方法并实时预测风险得分。