基于NSGA-Ⅱ算法的ATR发动机PI控制器多目标优化方法研究

为了使空气涡轮火箭发动机(ATR)从慢车快速、稳定和准确地加速到最大状态,以ATR发动机燃气发生器流量和尾喷管喉部面积为控制变量,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)建立了发动机控制器参数多目标优化方法。将超调量、稳态误差、上升时间及误差积分值四个指标以加权的形式作为目标函数,引入执行机构超调惩罚机制,建立了PI控制器参数Pareto最优解集,完成了ATR发动机从慢车加速到最大状态的动态过程仿真。结果表明,将双回路多个控制性能指标以加权的形式组合作为目标函数,可以获得均匀分布的Pareto前沿;联合应用多目标优化方法和基于熵权法的优劣解距离法(TOPSIS),能够在双回路耦合下获得满足设计要求的ATR发动机动态特性,极大地缩短了人工整定控制器参数的时间;在加速过程中,多目标优化方法将涡轮膨胀比上升时间作为目标函数之一,与尾喷管面积开环控制动态过程相比,可以使涡轮膨胀比更早到达目标值,共同工作线远离喘振边界。

航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部产生谐振,谐振频率处电场强度显著增加。依据RTCA DO-160G在400 MHz~4 GHz开展EEC辐射敏感度试验,试验结果表明:EEC失效频点为2.40 GHz和3.48 GHz,敏感模块为模拟量输入输出模块,敏感现象为模拟量数据丢失。EEC失效频点与谐振频率接近,说明EEC失效与腔体谐振有关,在EEC内部贴装吸波材料并进行仿真,分析吸波材料的放置方式和厚度对EEC谐振电磁干扰强度的影响,仿真结果表明,贴装吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。

PSO-Fuzzy-PID复合控制器在喉栓调节发动机压强控制中的应用

为了改善喉栓调节发动机的燃烧室内压强控制系统的性能,实现精确闭环控制,建立了系统的数学模型,并在此基础上提出了一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法的Fuzzy-PID复合控制器(PSO-Fuzzy-PID)。由于模型具有较强的时变性、扰动性以及非线性,传统的PID控制器无法精确控制,因此设计并使用PSO-Fuzzy-PID复合控制器。Fuzzy控制器和PID控制器同时工作,采用PSO算法对Fuzzy控制器和PID控制器的输出比例因子进行优化。通过仿真对比了PSOFuzzy-PID复合控制器、Fuzzy-PID双模控制器和传统PID控制器在系统的工作点(6 MPa)附近的阶跃跟踪、时变性测试以及在非线性模型中的抗干扰性测试、长时间全压强范围调节测试,来验证控制器的动态性能。结果表明:在不同的实验中,PSO-Fuzzy-PID复合控制器均表现出明显的优势。该控制器可以将超调量控制在10%以内;将调节时间控制在1.5 s以内,将压强的调节速度提高至Fuzzy-PID双模控制器的3.45~6.73倍,传统PID控制器的4.51~7.1倍。因此PSO-Fuzzy-PID复合控制器在响应速度、超调量、鲁棒性强等方面更具优势,显著地提高了喉栓调节发动机的燃烧室内压强控制系统的动态性能。

低成本航空发动机控制器的低温加热设计及优化

为保证低成本航空发动机控制器在低温环境中稳定工作,设计了一种基于聚酰亚胺(polyimide, PI)加热膜的加热方案。对该加热方案在恒温阶段和升温阶段的加热效果进行了数值仿真分析以及实验验证,仿真与实验结果表明:该方案可以满足控制器的保温需求以及快速升温需求。针对主板元件在升温过程中温度均匀性较差的问题,提出了一种基于遗传算法的加热膜几何形状优化方法,对遗传算法的交叉操作流程和变异操作流程进行了改进,以满足加热膜在实际应用时受到的限制:加热膜布置区域必须为连通域、加热膜覆盖面积保持不变。使用该方法对主板加热膜的几何形状进行了优化,并对优化后的加热效果进行了仿真分析,仿真结果验证了该优化方法的有效性。

航空发动机泵用控制器一体化滤波组件设计

针对航空发动机燃滑油泵用控制器电磁兼容性(EMC)试验项目CE102和RE102,根据设备的特点,从设计要求、滤波电路设计和结构设计几方面进行了一体化滤波组件的总体方案设计。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体化滤波组件并不能使设备一次性通过电磁兼容性的全部试验项目考核,根据实际工况进行试验摸底测试,对未通过的试验项目的超标点进行分析与定位后,确定其原因是由于电路设计中无Y电容去泄放共模干扰,计算选用的共模电感的电感量偏小所致。结果表明:通过采取增加共模电感量和输出线屏蔽的措施和在设备输入端加装一体化滤波组件,消除或减小了其在电源线和信号线上产生的传导干扰,使试验项目顺利通过。

涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究

常规的涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制技术,对发动机转速扭矩参数的调整不太精准,导致转速控制效果较差;因此,提出涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究;文章首先对逻辑进行模糊化处理,得到相应的隶属度函数,对其进行模糊推理,并采用重心法进行去模糊化;将模糊子集的参数作为控制器的主要参数,形成涡轴航空发动机转速模糊控制器;再基于此,构建转速模糊控制器系统结构,以便后续对实施自适应模糊控制;最后对变化率的调整规则进行设计,将转速波动控制在较小的范围内,并建立参数调整规则表,按照模糊自整定数值关系,对发动机转速扭矩参数进行精确调整,从而对发动机转速进行自适应模糊控制;仿真结果表明,使用文章设计的方法,对涡轴航空发动机转速进行自适应模糊进行控制后,能够较好地将发动机转速控制在3000 rpm附近小波动振荡,说明该方法的控制效果较好;当阶跃干扰为10 N·m时,转速波动在11.38~17.77 rpm之间,当阶跃干扰为15 N·m时,转速波动的平均值在11.69~17.81 rpm之间,相对于对比方法均较小,说明该方法具有较好的应用价值。

涡轴发动机时延鲁棒串级PI控制器设计

针对涡轴发动机分布式控制系统中存在时延导致系统性能退化的问题,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了时延鲁棒串级PI控制器。先利用内模控制(IMC)方法得到涡轴发动机串级控制器内、外环的PI控制器结构;再利用频域回路成形的方法给出保证系统具有期望性能的LMI形式约束条件;利用梯度近似的方法通过劳斯-赫尔维茨判据得到保证系统稳定的控制器参数约束条件;最后,在基于TrueTime的涡轴发动机分布式非线性仿真平台上进行数字仿真。仿真结果表明:在0.04 s时延条件下,当功率需求下降5%时,系统的调节时间小于5 s,功率涡轮转速超调不超过0.5%,且其最大燃油变化率只有传统串级PI控制系统的67%;设计的控制器能有效应对涡轴发动机分布式控制系统中存在的时延问题,同时能够以更小的代价保证系统具有期望的性能。

基于Petri网的航空发动机控制器单粒子效应故障诊断

航空发动机控制器是航空发动机的核心元件,若发生故障,将对航空发动机甚至飞机安全性造成很大影响,而单粒子效应是影响航空发动机控制器的重要因素。文章建立航空发动机控制器单粒子效应的故障树模型,并转换成对应的Petri网模型进行优化,简化计算过程,有利于后续进行快速的单粒子效应故障诊断动态分析。

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。

一种车载发动机预热塞控制器硬件设计

预热塞是安装在柴油发动机气缸盖上的。根据柴油的压燃特性,为了便于在低温环境下顺利启动发动机及缩短启动时间,需要预热塞控制器控制预热塞,对喷射在气缸内的燃油进行预热,增加雾化效果,更加易燃。车载发动机预热塞控制器通过控制逻辑精准控制预热塞断续或连续的进行加热,有效地提高了柴油机在低温下的冷起动性能,同时起到了提高燃烧稳定性及降低排放的作用。

现代航空发动机液压机械控制器的仿真研究

近年来,随着航空事业的发展迅速,航空飞机的使用越来越频繁,其安全性和可靠性也随之受到广泛关注。航空发动机作为飞机的动力源,是航空飞机的核心部件之一,在飞行过程中为飞机提供动力,可以称为飞机的“心脏”。因此,航空发动机的健康状态是影响飞机飞行安全性和可靠性的重要因素,基于此,本文利用ADAMS对航空发动机液压泵调节器进行仿真与实现,使航空发动机液压机械控制器的性能达到设计要求。

超燃冲压发动机一维模型的GPU并行加速研究

发动机模型是控制计划优化、基于模型的控制和观测器设计等技术的基础,对控制系统的性能具有重要影响。然而,超燃冲压发动机一维模型由于依赖计算流体力学的网格计算,其计算量巨大,难以在机载控制器内实时运行。为解决这一问题,本文深入研究基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的并行计算技术,探索了网格解耦与划分、串/并异构设计、内存优化、代码优化、编译指令优化、硬件模式优化等方法,综合设计了一个高效的中央处理器(Central Processing Unit,CPU)+GPU异构模型,并在基于虚拟路径交叉连接(Virtual Path Cross-Connect,VPX)总线的嵌入式控制器上进行验证。为充分验证所设计异构模型的有效性、高效性与实时性,本文依次开展基线测试、软硬件优化加速测试、并行计算测试,在测试中对比一维模型在CPU,单核GPU,多核GPU上的计算耗时与数据误差。最后根据数据、曲线、监控工具等方式,展示了所设计的异构模型在不损失模型精度的前提下,加速超过了6.7倍,运行时间均不超过25 ms,符合工程预期的实时性要求,具有良好的应用前景。

2020年比亚迪唐DM发动机水温高

车型:2020年比亚迪唐DM,配置BYD487ZQA发动机。VIN:LC0CD4C40L1××××××。行驶里程:107638km。故障现象:车辆正常行驶时,仪表提示“发动机附件功能受限”(如图1所示),几分钟后仪表提示“发动机冷却液温度过高”(如图2所示)。故障诊断:仪表提示“发动机附件功能受限”“发动机冷却液温度过高”一般都是发动机电子水泵故障导致。经维修技师检查,用诊断仪读取系统故障码,发动机控制器报:P1A06电子水泵LIN通信故障(历史故障)(如图3所示),出现P1A06电子水泵LIN通信故障情况一般有:(1)电子水泵故障;(2)发动机控制器故障;(3)相关线路故障。

发动机电控节气门控制器的研发

采用电控节气门配合发动机ECU工作,可以调节发动机扭矩输出,根据不同工况变化动态调整加速踏板到节气门的传递函数,有效降低油耗和排放,优化驾驶性能。同时,在混合动力电动汽车上,它作为可量化控制发动机扭矩输出的有效途径,在动力总成控制中起相当重要的作用。本文研究了电控节气门的结构和驱动原理,设计了控制硬件和软件,开发完成了一种发动机电控节气门控制器。对其控制效果进行了测试,并和Bosch的控制效果进行了对比,另外,将控制器安装于发动机上,进行了台架试验。试验证明,使用该控制器可以实现对发动机扭矩输出的控制。该控制器已经应用于研究阶段中的混合动力电动汽车车用发动机的扭矩控制中。

基于可编程逻辑控制器的工程机械发动机ECU的CAN总线通信设计

工程机械是一种综合性强、科技含量高、工况复杂的机械化施工工程所需的机械设备,一般的工程机械上装配有可编程逻辑控制器(PLC)用以控制复杂的逻辑动作间接实现智能化作业的目的,本文所述的可编程逻辑控制器主要涉及在发动机的通讯及控制的应用。目前工程机械发动机多为柴油电喷发动机,发动机配有ECU(电子控制单元,又称"车载电脑"或"行车电脑")用以控制发动机的运行及监控发动机各个传感器的运行参数,确保发动机的安全、可靠运行。鉴于于工程机械工况复杂,震动强,使用环境比较差;因此,工程机械对上装作业控制器要求较高,普通PLC不能满足需求。基于上述问题考虑,本文选择专为移动车辆及工程机械而产的可编程逻辑控制器作为论述基础,这种可编程逻辑控制器与发动机ECU的通信网络系统采用国际标准的CAN总线通讯协议,可编程控制器与发动机ECU之间的数据可通过通信双绞线实时读取、实时发送。

航空发动机多变量 PI 型鲁棒控制器

首先用奇异值分解法，将航空发动机不同平衡点的小偏离线性模型统一为一个具有结构参数扰动的线性模型，然后应用鲁棒Ｈ∞控制理论及ＰＩ型Ｈ∞控制设计技术，设计了ＰＩ型鲁棒串级控制器，实现了低压转速和涡轮后温度同时保持常数的双变量发动机调节方案。最后采用某型双转子涡喷发动机气动热力学非线性数字模拟器，对所设计的控制器进行了仿真评估，结果表明控制系统具有良好的动态响应及鲁棒稳定性。

利用神经网络设计航空发动机全包线最优控制器

本文提出一种用神经网络拟合飞行条件、发动机工况与发动机最优控制器参数之间关系 ,从而设计适合于全飞行包线范围内发动机最优稳态控制器的方案。该方案可以针对发动机分段线性化模型 ,利用成熟的线性控制设计方法设计非线性控制器 ,且控制器结构简单、实时性好。仿真结果表明 ,所设计的发动机控制系统在整个飞行包线内的设计点及非设计点均具有良好的性能。

瓦克夏发动机控制器ESM信号远传改造

为解决瓦克夏7044 GSI发动机运行过程中出现的各类问题,现场连接笔记本电脑对发动机的运行数据进行调整和监控。在天然气厂房中使用非防爆电气设备,如果天然气发生泄漏会造成着火事故,而且由于外输机厂房温度高、空气干燥,极易产生静电损坏发动机控制器。为了减少发动机控制器的故障率并减轻工作人员的劳动强度,建立一条不需要临时插拔且将工作现场转移至相对舒适的主控室的传输线路,解决了上述问题。

航空发动机解耦控制器设计

提出了一种基于输出拟形的解耦控制器设计方法。设计过程中针对某型涡扇发动机双变量控制系统,首先选取2个理想的一阶环节形成2个独立控制回路,以其在各通路单独阶跃下的无耦合响应为拟形目标。以LQR控制器设计为例,采用遗传算法(GA)来优化LQR控制器的加权矩阵Q和R,使闭环控制系统在各控制回路单独阶跃下的输出与目标相一致,从而达到解耦的目的。通过优化算法,设计出的LQR控制器取得了良好的动、静态解耦效果。

基于DSP和CAN总线的发动机电子控制器核心电路模块研究

为了满足复杂控制算法和分布式控制的需要 ,提出一种基于数字信号处理器 ( DSP)和控制器局域网( CAN)总线的电子控制器核心电路模块的设计方案 ,并进行了工程实现。阐述了硬件设计和软件设计中的关键技术问题 ,并通过实物在回路仿真实验 ,验证了本核心电路模块设计方案的可行性。该模块也可作为飞 /推综合控制。