基于FADEC控制的涡扇发动机半物理模拟系统设计

以某型FADEC控制涡扇发动机为研究对象,结合科研实践和相关文献,分析了半物理模拟试验系统建设的必要性。分析了发动机控制系统架构及试验需求,介绍了半物理模拟试验系统的总体设计思路及方案,并对转速源系统、传动系统、负载模拟系统等各组成分系统进行了设计。

微型涡喷发动机数字控制实时半物理模拟试验系统

本文以某微型涡喷发动机为工作对象 ,采用 80 98单片机作数字控制器 ,计算机当作模型发动机 ,具体介绍了数控半物理模拟试验系统概述、发动机数学模型建立、系统硬件总体设计、自适应模型跟随控制器及其软件设计 ;在此基础上建立了发动机数控实时半物理模拟试验系统并进行试验 ,结果证明 :所设计的系统能实时地反映控制系统作用下的真实试车过程。

基于半物理模拟的柴电-燃联合动力系统控制策略

柴电-燃联合动力系统综合了船舶电力推进系统和机械推进系统的优点,可以满足船舶航行的多种需要。为了模拟研究该动力系统的控制策略,搭建了半物理模拟实验平台,并对推进模式进行了分析和讨论。设计了采用电机功率控制的推进系统控制策略,实验研究了船舶主要工况下的工作特性。为消除轴转速的稳态误差,设计了采用电机转速控制的推进系统控制策略,实验结果表明了其良好的工作特性。分析不同策略下的推进系统的表现,对比得出了各自的优缺点,可用于柴电-燃联合动力系统船舶推进控制策略的设计。

航空发动机控制系统半物理模拟试验的应用

半物理模拟试验在发动机控制系统研发中发挥着重要作用,然而鲜有文献对国内外半物理模拟试验的应用情况、技术特征进行总结提炼。结合科研实践和相关文献,分析了航空发动机控制系统开展半物理模拟试验的必要性、控制系统的复杂性和国外标准规范要求开展半物理模拟试验的必须性,介绍了半物理模拟试验的基本组成和原理,回顾了国外半物理模拟试验的开展情况,并对国内半物理模拟试验在科研、批产过程中的应用进行说明。结合工程实践和国外研究成果,总结了半物理模拟试验环境的关键技术,指出了半物理模拟试验技术深化的方向。

某型发动机控制系统半物理模拟试验齿轮箱力学分析

以某发动机控制系统半物理模拟试验器中的一款高速斜齿轮系统为例，在Pro／ENGINEER中建立了斜齿轮系的参数化模型，通过有限元分析软件Workbench高效率的模型导入功能实现了Pro／ENGINEER和Workbench的联合仿真，研究了螺旋角口的变化对斜齿轮系固有特性的影响，同时对设计的斜齿轮系进行了强度分析。为斜齿轮系统的进一步设计和研究奠定了基础。

某型航空发动机控制系统半物理模拟试验用转接座临界转速分析

针对某型航空发动机控制系统半物理试验用转接座,介绍了其动力学分析模型,利用弹簧模拟轴承刚度的方法在ANSYS中建立了转接座转子系统的有限元模型,随后针对同一系统分别基于有限元法、公式法和专用软件分别计算了临界转速,分析了三种方法各自的特点,证明了有限元模型的可信度,指出适当提高轴承刚度对临界转速有重要意义.

卫星通用化半物理仿真平台设计与实现

为提高卫星星务软件开发效率,消除卫星硬件产品研制进度对软件开发的影响,促进卫星仿真平台通用化发展,本文提出一种卫星通用化半物理仿真平台的设计与实现方法.该平台主要由星务计算机模拟器及星上电子学单机仿真模拟器两部分组成,利用通用化和模块化设计思想,开发具有通用化特点的星务计算机模拟器、灵活可配置特点的星上电子学单机仿真模拟器、标准化可重构的多通信接口和智能化系统测试接口,集成一套卫星通用化半物理仿真平台.利用该平台开展了多个型号卫星的星务软件开发设计工作,经验证,该平台对于不同型号卫星具有较强的通用性,使用该平台进行软件开发,提高了星务软件开发效率,保证软件交付即可用.

航空发动机数字电子控制器通道恢复技术研究

为提高航空发动机数字电子控制系统可靠性,开展了数字电子控制器通道恢复技术研究。针对航空发动机电子控制器单个通道异常复位、供电异常导致通道间失步、运行不协调的情况,开展了数字电子控制器通道恢复技术研究。针对某涡扇发动机数字电子控制器,完成了通道恢复流程设计和恢复要素识别;半物理模拟试验结果表明通道恢复方法合理有效,具有较好的工程实用价值。

基于复合模型及FSQP算法的发动机性能寻优控制试验

提出了一种在保证优化效果前提下提高发动机在线性能寻优实时性的方法,即一方面基于相似理论建立了适用于非加力状态的发动机复合稳态模型,在优化过程中替代原部件级模型以缩短优化计算时间,另一方面采用先进的可行性序列二次规划算法寻求全局最优解,以提高优化精度。最终实现了上述方案在最小油耗模式及最大推力模式下的数字仿真及半物理模拟验证,相比于传统的基于发动机部件级模型进行性能寻优控制,其优化精度相当,但优化实时性得到大幅度提高,从仿真结果可以看出上述方案的有效性及可行性。

燃气轮机控制技术综述

对燃机控制系统的发展进行了综述,对国内外各种常见的燃机方案进行了说明和比较,着重对燃机数控系统的总体结构,电子控制器、液压机械执行装置、控制软件的设计,系统的数字仿真和半物理模拟试验等进行了较全面的阐述,最后,对燃机数控技术的发展进行了展望。

航空发动机H_∞/LTR控制试验验证

用半物理模拟试验验证了多变量鲁棒控制在航空发动机中的应用,给出了航空发动机中H∞/LTR控制模块的设计过程及注意事项。从半物理模拟试验结果可见:与LQG/LTR控制器不同,H∞/LTR控制器能在半物理模拟试验环境下稳定控制航空发动机;H∞/LTR控制器具有优良的噪声抑制功能;基于包线内一点设计的H∞/LTR控制器可适用于包线内其他区域的加力与非加力状态下的爬升、加速等仿真试验,验证了H∞/LTR方法的鲁棒性。推进了多变量鲁棒控制设计方法在航空发动机中的实际应用。

基于转速速率闭环的发动机起动过程鲁棒控制

针对某型涡轴发动机起动过程重复性差和不稳定的问题,本文引入闭环增益成形控制方法,设计基于转速速率闭环控制算法,并对所设计的控制器进行半物理模拟试验验证。试验结果表明,该方法稳定可靠,鲁棒性较好,发动机起动过程重复性和稳定性明显改善。

某型小涡喷发动机数控系统设计及试验

根据某型小涡喷发动机的控制要求,制定了数字电子控制系统的控制方案,设计了发动机起动、加 减速和稳态控制的控制规律。研制了数字电子控制器,完成了控制软件设计,并进行了控制系统半物理模拟试验。试验结果表明,设计的数字电子控制系统性能良好,满足某型小涡喷发动机的控制要求。

某型发动机燃油控制执行机构仿真与验证试验

某型飞行验证机采用巡航弹用涡喷发动机为动力,由于飞行包线大大扩展,且发动机工作状态增多,需对燃油调控系统进行仿真,研究发动机控制系统特性。基于质量连续与力平衡方程在MSC EASY5仿真平台框架下建立了燃油调节执行机构的动力学模型,进行了开环控制结构下执行机构系统稳态和动态特性仿真,并在半物理动态模拟实验台上进行了验证试验。研究结果表明,调节器执行机构系统满足发动机工况范围技术指标要求,为发动机控制系统改型研制打下了基础;采用的建模与仿真方法用于工程设计是可行的,为发动机燃油控制系统的设计与仿真研究提供了一种便捷的技术手段。

基于一子级栅格舵落区控制的高精度三轴转台指令算法设计

运载火箭由于飞行时间较长,模型受发射地理位置和地球自转影响较大,通过三轴转台模拟火箭运动时会受到框架角和地速的限制,造成仿真试验过程中指令角和指令角速度的不匹配,针对这一问题提出一种转台角度和角速度指令的计算方法。首先,考虑框架角限制和地球自转的影响,根据实际飞行状态重新定义了坐标系并给出了惯性系与非惯性系间的转换关系;然后,针对不同的试验工况分别给出发射惯性系和发射系下的转台指令,并通过半物理仿真实验进行数据检验,仿真结果与动力学仿真数据基本吻合,表明设计的计算方法正确有效。该计算方法考虑全面、精度高和普适性强,通过角度关系计算指令避免了繁琐的积分运算,可以模拟各个发射基地的姿态运动,能够直接在工程中应用。

实用航空发动机线性二次型调节器控制

提出了1种基于优化理论的权阵选取方法,该方法调节过程简单,且设计出的LQR控制器具有性能优良、控制能量合理的优点;通过线性仿真和非线性仿真及半物理模拟试验,均验证了按此方法设计的控制器具有良好的性能.

微型涡轮发动机综合测控系统设计

针对微型涡轮发动机测控要求,设计了集试车、控制系统半物理模拟、电动供油试验功能于一体的综合测控系统.各传感器调理信号并接到测控计算机与电子控制器;电子控制器通过串口接受测控计算机操纵指令,并采集p2进行转速间接闭环控制.详细介绍了转速测量方法、电动油泵(pulse width modulation,PWM)驱动设计,并分析、设计了发动机控制律.测试软件以Lab Windows/CVI为平台,采用多线程技术设计.应用表明,系统结构简单、试验效率高,可为同类发动机研发提供支持.

航空发动机数控系统综合仿真平台设计

综合现有软硬件资源,采用模块化方法设计了航空发动机数字电子控制系统综合仿真平台,其框架主要包括发动机模型系统、传感器信号模拟与处理、控制器快速原型等子系统.发动机模型系统采用集成仿真环境调用液压执行装置和发动机数学模型库方式设计;快速原型系统采用Matlab/Simulink环境下将控制程序封装成S-Function的方法设计;软件设计重点描述了混合编程与定时器编程技术.以某双轴涡扇发动机为应用对象,进行控制系统数字仿真、半物理模拟试验和台架试车,在相同控制参数下,仿真试验与台架试车结果相似,表明所设计综合仿真平台具有工程应用价值.