基于混杂系统的航空发动机性能退化行为建模及分析

航空发动机起飞时的排气温度裕度(EGTM)除受本身部件特性的影响外,发动机水洗、鸟击以及维修等离散事件也均能引起其突变。首先建立了发动机部件特性模型,分析了部件性能退化对EGTM的影响;然后引入支持向量回归机方法,预测了水洗事件对EGTM的影响;最后基于混杂系统模型,综合考虑了部件特性和水洗事件对EGTM的影响。通过仿真建模分析得出:与仅考虑部件性能退化相比,考虑水洗事件的发动机性能退化过程,预计可延长发动机在翼时间约1000飞行循环。基于此,可以为发动机下发决策提供参考依据。

基于键合图的风电系统功率变换器建模及仿真

作为风力发电系统中的重要接口部件,功率变换器的精确建模是风电系统建模的重要基础。功率变换器在工作时连续和离散的动态特性相互作用,给建模带来巨大挑战。针对功率变换器的不连续性和混杂特性,采用非线性阻性元件对开关器件等效,基于键合图理论构建功率变换器模型,实现其统一建模。借助Matlab仿真平台,采用Simulink子系统模块构建键合图仿真模型,仿真结果验证了模型的正确性,说明键合图作为一种工程系统的建模方法在混杂系统的建模上具有独特的优越性。

自主飞艇侧滑角姿态建模及控制

针对特定结构的平流层信息平台——自主飞艇,建立侧滑角姿态动力学方程,并将这一分段函数表述为混杂逻辑方程。根据飞艇侧滑角姿态跟踪误差值的大小,判断其侧滑角姿态调整范围。当飞艇需要进行较大侧滑角姿态调整时,辅助推进系统产生附加力矩,采用基于极点配置的PID控制器,使得系统具有需要的动态特性和很好的可靠性能,对于较小的侧滑角姿态调整,改变方向舵操纵角,采用基于等效策略的滑模变结构控制器,保证系统具有很好的抗干扰性能及良好的跟踪精度。通过合理配置极点的位置,确定滑模面参数,设计出的0-1逻辑触发器成功整合了这两种控制器在不同工况下的应用,避免了控制模式切换过程中常见的振动以致于系统失稳现象。数字仿真结果表明,采用的控制手段及整合方式是合理的。

HS理论在DC/DC变换器建模及仿真中的应用

利用混杂系统(Hybrid Systems,简称HS)理论对开环和闭环控制DC/DC变换器进行了分析和建模,并考虑了不连续电流工作情况。最后在Matlab环境下对该模型进行了仿真分析以及相同参数下的实验验证。由于电力电子变换器的开关特性,对其建立精确模型具有一定的难度,而采用HS理论能很好地解决这一问题。HS同时囊括了连续变量系统和离散事件系统的动力学特性。因此,采用HS理论能够精确描述电力电子变换器,并能在该基础上分析系统的一些复杂特性。

太阳能热发电蓄热系统的混杂建模与仿真

蓄热系统是太阳能热发电站中保证电站可靠性和经济性的重要组成部分,其工作状况直接影响到太阳能热发电站的正常运行。本文针对单罐式蓄热系统,分析了系统在蓄热和放热模式下的动态数学模型,在此基础上,提出了蓄热系统的混杂动态系统模型。该模型将蓄热和放热模式统一在一个框架下,能够对蓄热系统的各种操作模式及其循环交替过程进行动态模拟。混杂模型采用MATLAB软件进行仿真,仿真结果:表明了模型的有效性。