单回路空间两平移并联机构拓扑设计与尺度优化

针对狭小空间内工作机器的需求,根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构,并对其进行了自由度计算;对其中8个机构进行运动学建模,分别推导出其一元八次方程(封闭解)和符号式反解,并进行数值算例验证;运用差分进化算法以限定尺度约束下的可达工作空间最大为优化目标,分别对其中8个机构进行尺度优化,并求得其对应的可达工作空间,对比分析后优选出2个具有最大可达工作空间的两平移并联机构;为刚度分析、动力学分析及结构设计奠定了基础。

二级环流反应器中收缩-膨胀隔板的性能优化

通过在二级环流反应器两级之间安装具有收缩-膨胀形状的隔板,可以有效减小两级之间的液相回流流量,但同时会增加流体流动阻力。为了在减小液相回流流量的前提下减小流动阻力,本研究对隔板进行优化设计。首先通过模拟计算获得不同隔板下的压降和液相回流流量,随后对数据进行拟合,得到压降、液相回流流量与结构参数的关联式。计算结果表明当表观气速较小时,隔板宽度对压降影响较大,高度的影响较小。表观气速增大时,隔板高度对压降的影响变大。在所有气速下,隔板宽度是影响液相回流流量的决定因素。最后通过多目标优化,获得了在不同表观气速下最优隔板的Pareto前沿。

R1234yf新能源汽车空调电子膨胀阀测试系统研制

针对目前国内现有电子膨胀阀测试系统偏差大、测试范围小、耗能大,研制了一种新型R1234yf新能源汽车空调电子膨胀阀测试系统,该测试系统利用制冷剂节流后气相经压缩机加压、液相经制冷剂循环泵加压,两相充分混合后进入冷凝器,利用排气节流阀直接控制被测电子膨胀阀阀后压力。依据汽车热管理国家标准对该测试系统进行了可行性及热力性能分析,并与实际制冷方法、液环法测试系统冷凝热负荷及耗功总和进行对比。结果表明:该系统利用两相环法,可以减少冷凝后的冷凝热量,通过排气节流阀控制被测阀后压力,取消蒸发器,提高系统性能;在流经被测试电子膨胀阀的工质质量流量为0.02~0.18 kg/s工况下,该系统冷凝热负荷较实际制冷方法减小了71.6%,较液环法降低了37.9%,耗功总和则比实际制冷方法下降了63.7%~38.6%,但比液环法约增加了7.5%。该系统可为新能源汽车空调行业电子膨胀阀性能测试提供可行且节能的测试方法。

探测器阵列高精度二维标定平台控制系统设计

为了实现快速、高精度探测器阵列标定,对探测器阵列高精度二维标定平台控制系统进行了研究,设计了采用单片机控制步进电机加编码器的闭环位移控制系统。介绍了该平台的标定原理和硬、软件控制系统设计,并对控制PID算法进行了研究,最后搭建了标定系统对控制系统进行综合测试。实验结果表明该控制系统有良好的控制能力,平台在600 mm×600 mm的有效行程内定位精度可达-11~12μm,十次单点测试数据变异系数为0.13%,连续模式下平均测量误差为1.65%。该平台设计满足探测器阵列的标定要求,为探测器阵列标定提供了一种有效手段。

考虑传输时滞的电力负荷频率采样控制系统稳定性分析

研究了一类考虑传输时滞的电力负荷频率采样控制系统相关稳定性问题。首先,采用PI型的LFC系统方案,并建立考虑采样和传输时滞的LFC闭环系统模型;其次,根据建立的模型,采用基于双边闭环泛函判据计算系统的时滞稳定裕度,研究系统采样周期与时滞稳定裕度之间的关系,并通过单区域LFC系统对结果进行仿真验证。计算结果表明,与现有文献结果相比,在相同的系统参数条件下,使用提出方法得到的结果保守性降低,且采样周期越大,系统时滞稳定裕度越小,而一定大小的时滞可以增大系统采样周期上界;仿真结果进一步验证了所提出方法的有效性和优势。

环流生物反应器降流区输氧浓度影响因素

环流生物反应器降流区输氧浓度主要受导流筒直径、导流筒溢流堰口高度及曝气量等因素影响,其对反应器污水脱氮除磷处理效果有重要影响。为考察以上影响因素对降流区输氧能力影响,采用数值模拟与实验结合的方法对环流反应器降流区输氧能力进行研究,通过自定义程序耦合Higbie传质理论模拟氧传质,对比不同曝气强度下反应器溶解氧浓度及溢流量模拟与实测值,结果显示误差在8%以内,表明数值模拟模型及方法正确可行。随后探究了曝气量、导流筒直径及导流筒溢流堰口高度对降流区输氧能力的影响。结果表明:曝气量由20 L/min增至50 L/min时,氧体积传质系数由2.04 h^(-1)增至4.45 h^(-1);导流筒直径由325 mm降至250 mm时,氧体积传质系数由3.99 h^(-1)增至4.42 h^(-1);导流筒溢流堰口高度由10 mm增至25 mm时,氧体积传质系数由4.17 h^(-1)降至4.00 h^(-1);增大曝气量和减小导流筒直径能明显提升降流区输氧能力。总之,可通过调整曝气量,导流筒直径及导流筒溢流堰口高度控制降流区输氧能力,以构建耗缺氧区域。通过响应面分析,得到导流筒直径250 mm、导流筒溢流堰口高度10 mm时,反应器降流区输氧能力较优。

基于高动态环境下B2a信号的双通道跟踪算法

在北斗三号B2a信号中,针对在高动态环境下信号多普勒变化较大,导致导航接收机跟踪环路收敛速度较慢、稳定性差等问题,基于北斗B2a信号传统跟踪环路算法设计出基于三阶锁频辅助四阶锁相的双通道联合跟踪载波跟踪环,并对此跟踪算法进行仿真分析。实验结果表明双通道联合跟踪算法对信号的利用率明显提升且环路收敛速度快,在信号较差的情况下也能实现稳定跟踪,并且稳定性和准确度明显提升。

基于STM32的二线制智能仪表研究

该文介绍了二线制智能仪表的应用场合和特点。针对智能仪表的需求和设计难点,提出了一种基于STM32的二线制智能仪表设计,详细阐述了变送器电源电路、控制单元、PWM D/A单元、V/I电流环单元、HART单元实现电路的设计,有助于设计具有智能通信功能且性能稳定的仪表,研究成果在二线制温度变送器中得到应用,经实际测试验证了该设计的有效性。

绝热段阻力对CO_(2)、R134a和R410A分离式热管传热性能的影响

通过实验研究了上升管和下降管阻力对CO_(2)、R134a和R410A分离式热管传热性能的影响,分析了热管传热极限和传热热阻的变化规律。研究发现阻力变化对不同工质热管的影响不同,对于CO_(2)热管,上升管阻力和下降管阻力对其传热性能的影响程度接近,当上升管或下降管阀门开度从90°降至30°时,CO_(2)热管的传热极限均由1200 W降为700 W。对于R134a和R410A热管而言,上升管阻力对其传热性能的影响更大,当上升管阀门开度从90°降至30°时,R410A热管的传热极限由1300 W降为700 W,R134a热管则未出现正常运行状态,管内始终存在较大的过热过冷度,两种热管的传热热阻也显著增大。而下降管阻力增大对R134a和R410A热管的传热性能几乎无影响。因此,在实际工程设计中,CO_(2)热管应采用上升管和下降管管径相同或相近的结构,而R134a和R410A热管适合采用上升管管径明显大于下降管管径的结构,以达到节省管材的目的。

应用于新型环路热管的两相引射器数值模拟

环路热管是一种高效被动式相变传热装置,广泛应用于高热流电子器件散热等领域。前期研究发现将小型两相引射器与平板式环路热管耦合,可大幅提高传热性能。然而,小型两相引射器内部流动及传热机理尚不清晰,难以对新型环路热管进行正向设计与理论建模。通过数值模拟研究了汽水参数和混合腔结构对两相引射器性能及内部流场分布的影响。结果表明,喉部下游存在凝结激波,随着背压增加,其位置逐渐向喉部移动;其强度与背压、蒸汽产量、混合腔长度呈正相关,与水温呈负相关。引射器最大工作背压在40~125 kPa,与蒸汽产量和水温呈正相关,与混合腔长度呈负相关。通过大量模拟,得到了设计功率下水温和混合腔长度对引射器工作模式和压比的影响规律。

基于锁相环型扩张状态观测器的双惯量弹性伺服系统机械谐振抑制方法

针对双惯量弹性伺服系统存在的机械谐振问题,提出一种基于锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO)的机械谐振抑制策略。与常规ESO相比,PLL-ESO方法在相同的极点配置情况下具有更高带宽和更大相位裕度,有助于提高机械谐振的抑制动态特性和稳定性。实验结果表明,所提PLL-ESO方法可以有效地抑制机械谐振,且相比陷波滤波器和常规ESO方法具有更快的谐振抑制速度和更高的抑制精度。同时,实验还对观测器无阻尼固有频率和系统参数鲁棒性进行了分析,验证了PLL-ESO在宽无阻尼固有频率范围内都能抑制机械谐振,且输入参数摄动会影响谐振抑制的快速性和稳态精度。

考虑回收产品质量的闭环供应链协调研究

目的研究制造商委托第三方回收商回收废旧产品模式的闭环供应链决策问题。方法考虑第三方回收的产品质量,并运用Stackelberg博弈模型对成员决策进行分析,其次运用二部定价契约对闭环供应链进行协调,并对比供应链协调后与协调前的总利润以及质量水平的关系。结果研究显示:集中决策下闭环供应链的总利润大于分散决策下闭环供应链的总利润,而二部定价契约可以有效协调闭环供应链,当再制造能够节省的最大成本等于制造商愿意为回收产品支付的最大转移价格时,协调后的闭环供应链整体利润与集中决策情况的闭环供应链整体利润相同。同时,二部定价契约可以提高回收产品的质量水平,有效清除分散决策情况下造成的双重边际效应。结论对于现实企业管理中的启示为:如果企业选择第三方回收模式,该情况下若需考虑回收产品质量,如果外界环境复杂多变,为了提高生产效率需考虑回收产品质量,企业由于实际成本等原因需选择第三方回收,各企业之间进行分散决策,可以运用二部定价契约进行协调。

基于LCL滤波器的并网逆变器双环控制设计

在介绍LCL滤波器的三相并网逆变器电流双环控制策略的基础上,研究基于高阶极点配置的电流双环控制器设计方法,并重点分析高阶闭环控制系统设计过程中的降阶与少自由度问题,同时提出零极点对消与变量设定方法相结合的双环控制设计方案。该方案在开关频率、阻尼比以及LCL滤波器等系统参数已知的情况下,能够精确计算出内外环PI控制器参数,并结合劳思—赫尔维茨稳定判据验证双环控制系统的稳定性。在实验验证环节中,采用该方案设计的双环控制器参数能够使三相电流源控制的并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。

两回路自动驾驶仪设计与分析

分析了参数变化引起的弹体模型和静稳定性的改变,以及降低静稳定性对导弹机动性能的改善。研究了把工程指标转化为期望的闭环系统极点的方法,以及与全状态反馈等价的从状态反馈到输出反馈的变换技术,给出了基于极点配置和输出反馈的一般性的两回路自动驾驶仪设计方法。结果表明,两回路驾驶仪可以稳定静不稳定的弹体,而执行机构的有限的资源是限制驾驶仪控制作用的关键因素之一,引入加速度计到弹体质心距离这一参数后可以在一定程度上改善系统的稳定性。

LCL型并网逆变器电流控制器设计

在LCL型并网逆变器的应用中,电流控制器的结构和参数对系统稳定性和输出电流质量非常重要。采用电容电流内环,进网电流外环的双闭环控制策略,提出了一种基于准比例谐振调节器和比例调节器的新型电流控制器设计方法。与传统单位电容电流反馈不同,将比例调节器用于反馈通道,实现两个调节器间的解耦控制,简化调节过程。根据逆变系统实际特性,在正向通道中引入惯性环节。控制器参数由系统闭环传递函数根轨迹方法进行设计,以凸显单个参数对系统的影响,使设计过程在无任何假设和简化的情况下直观明了。额定功率为50kW并网逆变器的仿真结果验证了所提控制策略和电流控制器设计方法的合理性和可行性。

芯片封装系统两环闭型排队网络模型性能解析

研究了芯片制造封装生产线上由于存在多种运输车辆而形成的两环闭型排队网络模型,在考虑制造系统随机特性的基础上,构建了问题的数学模型,并提出一种重叠式分解迭代解析算法,获得了系统的产率解析结果.仿真实验和生产应用表明,该算法是有效的.

位置/电流两环结构位置伺服系统的跟随性能

位置闭环、速度闭环和电流闭环组成的三环结构,是目前被普遍认同的位置伺服系统控制结构。然而在某些特定场合,例如点对点运动控制场合中,重点是要求系统位置响应的动态性能,而对速度调节的性能要求并不高。这时,速度闭环不仅没有发挥作用,还作为控制结构中的串联环节,降低了系统位置调节动态响应性能。针对这些特定的场合,本文研究了全数字位置闭环和电流闭环组成的两环结构位置伺服系统,并利用阶跃响应性能和梯形响应性能,在相同命令信号和相同控制对象的条件下,与三环系统作比较。仿真和实验结果显示,两环系统的位置动态响应时间小于三环系统,并且两环系统中位置前馈复合控制同样可以使用,以减小梯形响应中稳态位置跟踪误差。两环系统应用到点对点运动控制的特定场合比较合适,但因没有速度闭环调节功能,系统应用到轨迹运动控制场合中有局限性。

三回路过载自动驾驶仪鲁棒性分析

建立了过载自动驾驶仪模型,分析了三回路过载自动驾驶仪的结构特点,研究了三回路过载自动驾驶仪的鲁棒性。研究表明:相对于两回路过载自动驾驶仪,三回路过载自动驾驶仪引入攻角反馈构造了新飞行器,使构造飞行器回路处于较高频段,而驾驶仪的主导极点处于与设计参数相关的低频段,这使得过载自动驾驶仪的特性与原飞行器特性的相关度较小,而更多取决于设计参数,从而使三回路过载自动驾驶仪有更高的鲁棒性。

高热流散热泵驱两相流体回路设计及飞行验证

针对激光、雷达等载荷空间应用中存在的超过100 W/cm^2高热流密度散热问题,采用泵驱两相流体回路结合金刚石微槽道的方法实现了271 W/cm^2热流密度的散热。对系统设计及关键部件设计进行了研究,整个系统经过地面和在轨飞行验证,运行平稳。利用储液器控温的方式,实现了系统温度的准确控制。测试结果表明,地面和在轨飞行期间的换热及流阻相当,验证了重力无关设计的正确性。

导弹非零给定点LQR自动驾驶仪设计

静不稳定控制技术是提高空空导弹机动性能的有效手段。针对静不稳定导弹的控制问题,基于非零给定点线性二次型调节器(LQR)理论设计了纵向两回路自动驾驶仪。首先给出一种基于英美弹体坐标系的静不稳定导弹状态空间模型,引入加速度计到质心的距离参量;然后使用非零给定点输出调节器理论,推导了针对一般状态空间表达式描述的系统的最优控制问题,求得了通用解和自动驾驶仪的结构和参数表达式;最后根据经典控制理论对权重系数的选择进行理论研究和仿真分析,并对所设计自动驾驶仪的鲁棒性能以及引入加速度计到质心的距离变量对控制效果的影响进行仿真分析。结果表明所设计的自动驾驶仪有较强的鲁棒性,对静不稳定导弹起到了较好的控制作用。