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。

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。

基于双边闭环函数的网络化采样控制系统稳定性分析

考虑数据通信时延不确定环境下网络化采样控制系统的稳定性问题.首先基于输入时滞方法,建立包含采样周期信息的网络化采样控制系统的数学模型,在此基础上,采用双边闭环函数方法和自由矩阵积分不等式技术,得到网络传输时滞变化区间依赖稳定性新准则,并进一步讨论了网络化采样控制系统中网络时延与采样周期之间的关系.仿真结果表明减小采周期可以增强网络控制系统对网络通信时延的鲁棒性.

空间大功率热源两相温控系统设计与仿真

为解决未来空间应用中大功率热源带来的温控问题,提出了集微槽道蒸发器、相变装置和热辐射器在内的泵驱两相流体回路热排散系统方案,在此基础上开展了系统仿真工作,对流体回路运行特性和温控能力进行了研究。仿真结果反映了大功率热源短时工作条件下两相流体回路温度、饱和压力和干度的变化特征,两相流体回路工作特性符合设计预期,60 kW分布式大功率热源峰值温度能够控制在70℃以下。对泵驱动能力过剩所带来的不利影响进行了仿真分析,得出了泵驱动能力过剩导致两相回路系统温差增大的结论。分析了蒸发器和相变装置换热性能对温控系统的影响。蒸发器换热性能降低后,热源温度将超出要求范围;相变装置换热性能降低后,泵可能受到气蚀影响。

核主泵系统高温液态铅铋润滑导轴承流体动力学特性分析

铅铋轴承是新一代核电站二回路主循环系统重要组成部分,用于支撑整个转轴系统。针对轴承存在的动力学特性和润滑机制尚不清晰等问题,建立铅铋轴承流体动力学模型,研究间隙、转速、偏心率和有无环形导流槽对铅铋轴承液膜流体动力学特性的影响,揭示压力峰值与转速、偏心率和间隙的变化关系,探明间隙对动压效应形成规律的影响。研究结果显示环形导流槽对承载力和摩擦因数的影响远小于无环形导流槽,最大压力随着转速、偏心率的增大而增大,随着间隙的增大而减小,最小压力与最大压力结果相反。研究结果为新型高温液态金属润滑轴承设计研发及国产化提供了理论依据。

航空发动机二元矢量喷管控制系统设计及验证

矢量推进和红外隐身能力在现代空战中尤为重要,与之密切相关的是航空发动机尾喷管,根据某型发动机二元矢量喷管的特定工作条件,对其控制系统开展研究,提出了喷管喉道控制和矢量控制双回路双余度的设计方案,实现了在发动机稳态和过渡状态下调节喷口喉道面积、出口面积及矢量偏转,并在故障状态下将矢量喷口控制到安全位置等功能。经计算仿真及整机试验验证,设计方案合理可行,满足某型发动机使用要求。

H_∞回路成形直升机双回路控制系统设计

根据直升机飞行控制系统的内外回路设计概念,利用H∞回路成形方法设计了直升机双回路控制系统。首先采用H∞回路成形方法设计姿态命令/姿态保持控制器,使得直升机内回路具有良好的带宽和响应时间,且保持通道的解耦和鲁棒性;采用H∞回路成形方法构建直升机的速度回路作为外回路,实现对直升机的前飞速度和横向速度的控制,保证速度通道上具有良好的跟踪性能和鲁棒性能。并按照ADS-33E对所设计的控制系统的操纵品质做出了评价。仿真结果显示了良好的控制效果,验证了该设计方法的有效性。

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.

空间两相环路热控系统的动力学特性

针对两种典型的两相环路热控系统——毛细力驱动的平板型环路热管和机械泵驱动的两相环路热控系统(硅微条探测器控温系统,TTCS)展开讨论,分析其工作原理,介绍地面测试实验系统,使用SINDA/FLUINT和Maltab/Simulink软件分别建立其动态模型.研究结果表明,平板型环路热管和TTCS均存在启动问题;平板型环路热管运行时可能有较严重的稳定性问题,而TTCS的稳定性相对较高;重力对平板型环路热管的性能有较大影响,TTCS受重力的影响不大;双通道平板型环路热管可以比单通道环路平板型环路热管有更优异的传热性能,而TTCS的双辐射器结构可以有良好的流量和热量自调节能力.在选择两相环路热控系统时,需考虑热源的分布特点、寿命要求、控温要求以及系统尺寸和质量等因素,这两种两相热控技术未来可交叉借鉴、优势互补.

基于虚拟样机的齿轮传动控制系统研究

基于Pro/E和ADAMS建立了自行研制的混合型齿轮传动的动力学模型,采用ADAMS/View控制工具箱建立了齿轮传动的输出角度位移PID双环控制系统模型,由齿轮传动动力学模型及其输出角度控制系统模型构成了齿轮传动控制系统虚拟样机模型。典型输入信号的仿真分析结果表明,建立的齿轮传动控制系统虚拟样机具有有效的工程应用性,齿轮传动输出角度控制系统能够满足工程控制目标要求。

基于PID神经元网络的双闭环比值控制系统

提出一种基于PID神经元网络的双闭环比值控制系统,给出了系统的结构和计算公式,列举了一个算例的MATLAB仿真结果.由多个算例的仿真结果推知:这种控制系统不需要用人工整定控制器的参数,不需要辨识被控对象,误差的收敛速度快,结构简单,便于实现.它有希望改进现有的过程控制的比值控制系统.

风能转换系统双频环滑模控制

为了实现额定风速以下风能转换系统风能捕获率的最大化,根据风速的多时间尺度特性,基于频率分离原理建立风能转换系统的双频环模型。在最优控制理论的指导下,针对低频环模型和高频环模型分别设计优化控制器,其中低频环采用PI控制;高频环采用加权积分型增益滑模控制。仿真结果表明,采用基于滑模控制的风能转换系统双频环优化控制方法,风能捕获率和叶尖速比相对于单纯的PI控制具有更好的控制效果,且当系统稳定运行时,风能捕获率可以保持在最优值0.475附近,叶尖速比也可以维持在最优值7附近,可以实现额定风速以下的风能捕获率最大化。

“双闭环控制”质量保障体系下顶岗实习实现形式探索

在论述基于"双闭环控制"原理的职业学校校内教学质量保障体系与顶岗实习关系的基础上,介绍了职业院校学生顶岗实习的实现形式之一——"认识实习模式"及其实施过程与效果。该实习模式加速了职业教育学生身份转变过程,提高了毕业生与企业用工需求的契合度。

基于Z源逆变器的光伏水泵系统研究

提出了一种基于新型Z源逆变器的光伏水泵系统,阐述了Z源逆变器的工作原理及其带直通零矢量的SVPWM控制策略。由于独特的Z网络的存在,逆变器不会因逆变桥臂的误触发而遭到损坏,而且在系统不附加其它升压环节的情况下,输出电压仍可比输入电压高。系统控制方法采用光伏阵列电压和Z源电容电压双闭环控制,通过阵列电压环对光伏阵列进行最大功率点的跟踪,Z源电容电压闭环控制的目的是稳定Z源电容电压,从而对整个Z源逆变器的可靠运行提供保证。

基于二自由度PI控制的逆变器研究

逆变器带不同类型负载时,传统的双环控制器中电压环控制器无法仅用一套比例积分(PI)参数兼顾电压跟踪和抗负载扰动性能。故在此提出一种基于二自由度PI控制的设计方案。在一台负载为250 W的样机上进行实验,分别采用传统控制和二自由度PI控制方法比较了带R载、RL载和RC载的效果。在RL载和RC载下,传统控制对输出电压的控制效果不太好,输出电压出现了明显振荡。但二自由度PI控制模式下,输出电压能保持很好的正弦度,在投载瞬间也能具有良好的动态特性,从而验证了理论的正确性和有效性。

一种闭环条件下的多变量系统辨识方法

为得到带有色噪声的闭环多变量系统参数无偏估计,提出两阶段随机梯度辨识算法,此算法利用中间模型将闭环问题转化成两个开环问题,并基于随机梯度算法和递阶辨识原则,用最速下降法极小化预测误差准则来得到参数估计。算法只需一个测试信号,不需要控制器的先验知识,计算简便,能获得满意的结果,适用于闭环多变量系统的在线辨识。

基于On-off和H_∞状态反馈的风能转换系统的双频环优化控制

根据风速的多时间尺度特性,在风能转换系统非线性机理模型的基础上,基于频率分离原理建立风能转换系统的双频环模型.在优化控制理论指导下,以额定风速以下的风能最大捕获为目标,针对低频环模型和高频环模型分别设计优化控制器,其中低频环采用On-off稳态优化控制方法,高频环采用H∞状态反馈优化控制方法,从而建立了风能转换系统的双频环优化控制结构.仿真结果表明:基于On-off和H∞状态反馈的风能转换系统的双频环优化控制方法是有效的,且相对于单纯的On-off控制具有更高的控制精度和更好的鲁棒性能,可以实现在额定风速以下的风能捕获功率最大化.

被动式热激活复合墙体热特性实验研究

内嵌管建筑围护结构具备良好的节能潜力和设计隐蔽性,可利用低品位可再生能源隔绝室外气候对室内环境的影响,受到建筑师和工程师的共同关注.针对主动式热激活建筑系统存在的驱动耗能高、运行维护困难等问题,采用两相热虹吸回路替代传统显热热交换系统,提出被动式热激活建筑系统概念.设计并搭建了被动式热激活复合墙体模块检测平台,研究了冬季模式下热源温度和充液率对建筑集成用回路热管运行特性以及复合墙体热特性影响.蒸发器出口与冷凝器进口及出口的高差分别为2.1 m及1.5 m条件下的实验结果表明:不同热源温度条件下建筑集成用回路热管均可成功启动和运行,即使在25℃低热源温度条件下回路热管的启动速度值也可达0.06℃/s(此时充液率为60%),验证了被动式热激活建筑系统的技术可行性;不同热源温度下,最佳充液率并非固定值,约为116%,保温隔热情景或中性情景下可适当降低充液率以获得更快的系统启动速度,而在辅助供能以及直接供能情景下则需适当提高充液率以获得较低的注热热阻;冷凝段是制约被动式热激活复合墙体热传输效率的主要瓶颈,总热阻中冷凝器热阻占比最大,约为58.4%~94.4%;注入热量可以明显提升围护结构温度,并在承重层与保温层之间建立温度分界面,达到保温隔热和辅助供能等设计目的.

嫦娥三号“玉兔”巡视器热控制

根据嫦娥三号'玉兔'巡视器总体构形特点和任务过程中的环境条件,提出了巡视器月昼散热和月夜保温热控设计思路,具体描述了巡视器月昼朝天散热和月夜利用两相流体回路、同位素热源进行设备保温的热控设计方法。经过热平衡试验验证和在轨飞行验证,热控分系统的各项功能和性能均满足总体要求,设备温度均控制在所要求的温度范围内,表明热控设计是合理和可行的。