基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制

直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。

基于Stacking融合模型的PHEV复合储能系统实时能量分配策略

为了解决插电式混合动力汽车单一电池低比功率、无法响应暂态功率需求的问题,设计了电池和超级电容并联式复合储能系统。同时针对采用动态规划法优化负载电流分配时缺乏实时性的问题,利用不同驱动工况下动态规划优化的结果构成训练集进行训练,并综合GRU网络以及XGBoost算法,提出了一种Stacking集成学习框架下多模型融合的能量分配策略。仿真结果表明,与仅使用单一电池的储能系统相比,基于Stacking融合模型的实时能量分配系统在UDDS和US06两种循环工况下,电池峰值电流分别降低了48.7%和50.8%,有效削弱了电池的峰值电流,提升了电池的整体性能。

一种火箭推进系统非线性动态神经网络模型

为了获得实时、准确、可靠的液体火箭推进系统非线性动态模型 ,使其适用于控制系统的设计和故障检测与诊断 ,基于RBF (RadialBasisFunction)神经网络理论和系统工作机理 ,综合考虑了系统的动态信息 ,适当选择了输入输出参数 ,建立了一种多输入多输出的液体火箭推进系统非线性动态模型。模型的输出与实际试车结果的对比分析表明 ,模型的计算时间短、实时性强、精度高 ,可用于液体火箭推进系统的实时状态监控、故障诊断及控制系统设计等。

航天器推进系统管路充填过程动态特性(1)理论模型与仿真结果

研究了航天器推进系统管路充填过程动态模型与计算方法。以一维管道瞬变流理论为基础 ,采用瞬变管流湍流频率相关摩擦损失模型计算管壁摩擦流阻 ,构造了管路分支流阻计算模型 ,考虑了液流撞壁后的蒸汽泡团释出与崩溃现象。数值计算采用特征线方法 。

应用运动平均斜率模型模拟农林复合系统土壤水分动态的研究

根据MOLDRUP等(1989)提出的运动平均斜率(MMS)模型,考虑源汇项,在入渗和蒸发交替的条件下,对半干旱平原农区农林复合系统中土壤水分运动进行数值模拟,结果表明:模拟值与实测值吻合效果较好,并体现了该模型的简洁、快速等优点。由此表明,MMS模型具有较强的适用性,可为农林复合系统土壤水分运移、耗水特征以及水分效应的定量研究提供准确合理的理论计算依据。

纯滞后系统的逆动态模型复合控制

提出了一种基于小脑模型神经网络的纯滞后对象控制方案。该方案通过在线学习被控对象的逆动态模型,利用前馈控制原理实现快速跟踪控制,克服了传统的Smith控制方法的不足。该方法具有不需建立精确模型、响应快速和鲁棒性强等特点。仿真结果表明控制器具有优良的品质。

火箭基组合循环(RBCC)推进系统概念设计模型

简述了火箭基组合循环 (RBCC)推进系统及相应概念设计模型的发展与不足 ,并应用准一维流动理论及化学反应动力学理论建立了RBCC一维性能预估数学模型。该模型耦合了有限化学反应速率模型 ,考虑了包括变几何截面积、引射流动、燃料喷注、混合、燃烧及摩擦损失等多种影响流动的因素 ,并采用变步长半隐式多步龙格 库塔方法进行了数值求解。

护卫舰推进系统设计动态模拟模型

护卫舰推进系统的运行工况变化较大，主机在全寿期中的大部分时间均以部分负荷和不稳定状态运行。采用费效比较好的巡航柴油机使推进系统的设计更加复杂，因此柴油机的负荷比通常使用的燃气轮机限制更多。其噪声特性方面的要求限制了调距桨的运行。基于以上考虑，荷兰海军研究开发了推进系统设计的动态模拟模型及描述整体模型以及螺旋桨和舰船的水动力子模型。说明了如何应用该模型对推进系统的设计进行评估。由于有了这种设计，模拟模型为荷兰海军提供了一种工具，可以用来指导螺旋桨加／减速时无空泡运行的设计。由于包括了海情对螺旋桨负荷的影响，应用该模型可以对螺旋桨在各种偏离设计点时的空泡性能进行评估。

2D-C/SiC复合材料应变率相关的动态本构模型

分别在电子万能实验机和SHPB（split Hopkinson press bar）实验装置上对2D-C／SiC复合材料进行了静态、动态实验。探讨了该材料在10^-4～2．8×10^3s^-1的应变率范围内的层向压缩力学性能。实验结果表明．在动态加载条件下。2D-C／SiC复合材料的应力应变呈非线性关系。随着应变率的提高，破坏强度提高、失效应变减小。弹性模量增加。弹性模量与对数应变率基本呈线性关系。提出了一个含有与应变率相关的损伤变量的动态本构方程，该方程与实验结果吻合较好。

基于复合动态模型和证据融合架构的移动物体检测与跟踪方法

针对现有方法中移动物体检测与跟踪的准确性精度较低的缺点,提出一种基于多传感器检测分类的移动物体描述和感知方法:建立了一个包含核心对象动态特征和分类描述的复合模型,在此基础上设计了一个基于证据框架的信息感知与融合方法,通过整合动态模型和不确定性特征来实现对移动物体的检测和跟踪。为了验证所提方法的有效性,在一辆安装有雷达、激光雷达和摄像头的演示车上进行了相关实验,在不同驾驶场景下针对行人、卡车和轿车三个移动物体进行了检测与跟踪,实验结果证明所提方法具有非常高的准确性。

潜艇电力推进装置的动态模型辨识

将系统辨识的方法应用到潜艇电力推进系统的动态特性的分析中 ,辨识算法采用递推增广矩阵法(RELS) ,并采用变遗忘因子 ,以改善系统的跟踪性能 .研究对象为一模拟电力推进机组 ,在实验数据的基础上建立了该系统励磁控制下的动态模型 .

电力推进船舶中央冷却系统动态特性建模及控制仿真

通过对电力推进船舶中央冷却系统的综合分析,建立电力推进船舶中冷系统的稳态换热模型和动态换热模型。对中冷系统的冷却水出口温度的控制方案,进行了传统的PID控制和基于功率的前馈、反馈控制研究,并在此基础上对控制方案计算机仿真,比较两种控制方案的区别。

并行计算在船舶电力推进系统动态仿真中的应用

为了精确分析电力推进船舶在进、出港，通过狭窄水道以及加、减速航行等各种运行工况的工作性能，通常需要对整个船舶电力推进系统的各个组成部分进行建模仿真。对这样一个仿真模型进行50s仿真时长分析时，全仿真模型单次运行时间需要近20min。且模型保真度越高、系统越复杂，所建模型的仿真运行时间就越长，有时甚至需要数小时。在系统进行设计分析时，可能需要频繁更改系统模型中的某些参数并对比分析各次响应结果以确定方案，传统的做法是更改一次参数，运行一次仿真模型，分析一次结果并保存以便与下一次运行结果进行对比。显然，这种方式执行过程操作烦琐、耗时较多。

INAPRO复合养殖系统的动态建模

通过为使用创新性的双循环复合养殖系统ASTAF-PRO生产尼罗罗非鱼和蕃茄进行动态建模做实例,对使用建模技术分析复合养殖系统作了演示.对作为具有内部反馈和相互反馈特性的动态双元系统的复合养殖系统进行管理和控制,动态模型是必需的.本研究展示了如何将针对作物和鱼类生长、废物产生与过滤、温室环境与水培法等多样的复合养殖系统进程及基于微分方程的动态模型整合进一个现实而复杂的复合养殖系统模式.

改善风电输出功率特性的复合储能系统优化配置

随着储能技术的快速发展,为风电场配置合适的储能系统成为解决风电功率随机性和波动性问题的重要途径。与单一储能相比,不同类型储能的联合应用在技术经济方面更具优势。提出了量化风电功率输出要求的风电功率波动特性指标。以该指标和基于动态滤波时间常数的功率分配方法为基础,以风电功率输出要求和复合储能系统技术经济要求为约束条件,建立了电池和超级电容相结合的复合储能系统双层优化配置模型。采用嵌套粒子群算法对上述模型进行求解,所得优化配置方案能使储能系统投资成本或年均综合成本最小。最后,通过算例分析验证了所提指标和模型的正确性和有效性,并对特性指标、储能形式、目标函数变化给配置结果带来的影响进行了讨论。

TBM推进系统动力学特性分析

为了研究硬岩掘进机推进系统对初始条件的响应,建立了多自由度TBM动力学模型。应用分形理论,考虑了撑靴与岩壁的变刚度,通过对系统的数值计算,得到了系统在各个方向的响应,并分析了在不同初始条件下系统的动态响应。结果表明:主机X方向的初始位移和绕Y方向的初始角度对推进系统的姿态影响很大;当初始偏移0.01 m时,系统会发生0.18 m的偏移;当初始偏移1°时,系统会发生1.4°的偏移。这样对盾构机的姿态调整会产生很大挑战,甚至会使盾构机偏离计划路线无法完成掘进工作。研究结果对TBM掘进过程中的姿态控制有一定的指导意义。

双组元液体挤压推进系统启动过程时序分析

以四氧化二氮/偏二甲肼(N2O4/UDMH)双组元挤压式推进系统为研究对象,对该系统的启动过程动态特性进行了分析和研究,运用单元法建立了整个推进系统启动过程动态数学模型,采用MATLAB软件中的SIMULINK工具仿真了推进系统启动过程,并得到发动机各阀门打开时序变化对系统启动特性影响的规律。

基于连续体模型的电力系统机电距离研究

基于电力系统的连续体模型,通过机电距离的概念研究机电扰动在电力系统中的传播特性,可以将大型电力系统划分为研究系统和外部系统,或将外部等值系统划分为多个同调的子区域,这是动态等值必需的前提步骤。定义了一个新的复合机电距离,给出了其物理意义和计算方法。通过New England 10机39节点标准测试系统,用连续体建模和所给出的定义计算出发电机之间的复合机电距离。相应的结果表明:连续体建模和公式的计算结果在该发电机惯性与其它发电机相近时比较接近,而当该发电机惯性与其它发电机相差很大时精度有一定误差。

区域系统的特征与动态变化机理初析

区域系统是一个开放复杂的巨系统,系统的功能来源于系统的物质、能量和信息及其运行状态,系统的动态变化机理是系统与周围环境之间物质、能量和信息交换的动态过程,具有量子效应.维护系统的复杂结构,增强系统的功能,使系统朝着和谐有序的方向发展,是系统有效协调可持续发展的前提.

航空发动机约简遗传规划起动非线性动态模型

提出了一种新的用于航空发动机最优化起动过程数据驱动动态建模的约简遗传规划(PGP)算法。这种模型采用遗传规划产生航空发动机辨识模型的输入输出非线性模型集,并以二叉树结构表征函数项,运用正交最小二乘算法(OLS)估计二叉树分支对于模型精度的贡献并据此去除复杂、冗余的函数项,从而加快遗传规划的收敛速度,最后通过GP进化可获得简单、可靠、准确的线参数非线性线参数动态模型。实际发动机起动过程建模应用案例证明,这种思路对于具有非线性输入输出关系特征的数据可以产生鲁棒性好、解析性强的线参数非线性模型。