飞机发动机一体化热管理系统建模与性能研究

面对具有大幅变化范围的飞行器飞行条件,飞机和发动机热载荷也在随之发生剧烈变化,飞机/发动机如何有效解决宽范围下热载荷散热问题变得尤为突出。设计了基于闭式空气循环、燃油热管理系统以及装备蓄冷油箱的三涵道发动机的飞机发动机一体化热管理系统,并对此系统进行建模和数值仿真分析。分别建立一体化热管理系统在亚音速巡航、加速爬升和超音速巡航状态下的调控方案和热沉组合形式。三涵道模式给一体化热管理系统带来散热能力的提升。加速爬升和超音速巡航状态下,蓄冷油箱在严苛的飞行状态下能有效缓解单一燃油热沉在热管理系统中散热能力的局限性,提升热管理系统散热能力,保障飞行器安全可靠地工作。

信息物理系统技术综述

信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)将计算、通信与控制技术紧密结合,实现了计算资源与物理资源的结合与协调. CPS是当前自动化领域的前沿研究方向,已经引起了学术界和工业界的广泛关注.本文对CPS进行了简要介绍,根据技术的应用特点对CPS的现有研究成果进行了分类,综述了各个研究方向的意义和研究进展,给出了CPS的两个典型实际案例,探讨了CPS研究中亟待解决的问题以及未来可能的研究方向.

基于非线性静态反馈解耦的三容系统PI控制

三容系统实验台是模拟多容器流程系统的多输入多输出、时变、强耦合、非线性的实验系统。采用一种基于非线性静态反馈的解耦方法进行三容实验系统的液位控制,当系统满足一定的条件时,可以寻找到一个输出与等效新输入之间的线性微分方程关系,然后再选择合适的状态反馈形式即可使该非线性系统解耦。经解耦,三容系统可分解为两个相互独立的单输入单输出线性子系统,对每个这样的子系统可以采用PI控制。给出了应用的实验结果和与没有使用解耦的PI控制方法的比较。

基于Internet的网络化三容水箱实验平台

基于网络的故障诊断与容错控制算法的现有研究大多止于数值仿真,而简单的数值算例无法准确反应实际的工业过程,需要利用真实的物理实验平台对各种算法进行评估。本文构建了基于Internet的网络化三容水箱系统,为网络化故障诊断与容错控制算法提供了一个基准的实验平台。该系统有较为精确的数学模型,可以方便地设置多种故障。整个系统立足于真实的物理系统、真实的网络传输特性以及真实的故障种类,可作为基准平台对网络化故障诊断与容错控制算法的效果进行评估。

基于软PLC的三容液位模糊控制系统

应用模糊控制技术和软PLC技术对三容液位控制装置进行智能控制.从实时控制趋势图可以得出,三容液位模糊控制系统的超调为2%,控制精度在±1%以内.该结果表明:基于软PLC的液位模糊控制具有精度高、易实现等突出特点.

滚动时域估计在三容系统中的应用

为解决处理时域硬约束问题,基于预测控制的滚动优化原理,讨论了一种能用已知约束信息提高估计的合理与准确性的滚动时域估计(MHE:MovingHorizonEstimation)方法,并阐述了滚动时域估计的实用与理论特性。给出了三容系统的仿真结果并与Kalman估计进行了比较,结果表明,MHE方法在处理有约束状态估计方面比卡尔曼滤波方法更有效。

基于自适应模型非线性系统容错控制的研究

针对未知的多变量非线性动态系统,提出了一种新型的自适应故障容错控制方法。该方法首先通过设计一个自适应RBF神经网络模型建立未知过程的动态模型,并利用扩展卡尔曼滤波算法在线调节RBF网络权值学习系统的时变参数和故障动态,然后设计基于此模型的自适应迭代逆模控制算法实现相应的容错控制策略。将容错方法成功应用到一个连续的多变量三水箱过程。

关于三容水箱系统水量液位优化控制研究

工业上许多被控对象的整体都可以抽象成三容水箱的数学模型,研究水箱液位系统的建模、优化控制策略将有重要意义。由于小波神经网络在研究水箱液位系统建模问题时,存在权值初选随机性大,难以满足设定的目标误差函数要求的问题,选择克隆遗传算法训练小波神经网络的权值,并针对克隆遗传算法存在的"早熟",收敛较慢的现象,对克隆遗传算法加以改进,将线性递减策略引入到变异因子中。仿真结果表明,经克隆遗传算法优化过的小波神经网络不仅改善了逼近非线性的精度,同时克隆遗传算法中的收敛速度也有了较大的改进,避免了"早熟"现象。验证了设计的克隆遗传算法优化小波神经网络的有效性。

三容实验系统的变结构PID控制

基于非线性系统的反馈线性化,介绍了一种变结构PID控制方法．该方法能够有效地改善有控制量约束系统的控制性能．以某试验系统为被控对象,在对其进行反馈线性化同时实现静态解耦的基础上,给出了变结构PID控制的实验结果,并与常规PID控制进行了比较．结果表明了变结构PID控制的优越性．

基于强跟踪滤波的三容水箱液位估计仿真实验平台设计

该文借助MATLAB仿真软件,以DTS200三容水箱系统为对象,设计了基于强跟踪滤波算法的三容水箱液位估计仿真实验平台。考虑三容水箱系统可能存在的参数扰动和未知输入,建立其非线性数学模型,利用强跟踪滤波算法进行液位估计,并将估计结果与著名的扩展卡尔曼滤波算法的结果进行对比,验证了强跟踪滤波算法具有更强的跟踪突变状态的能力。该实验平台有助于自动化专业大学生加深对现代控制理论的理解,提高学生的科研热情。

三容系统的智能神经网络模糊控制研究

三容系统是一个多输入、多输出、时变、强耦合的非线性实验系统,其液位控制算法的研究有着非常重要的实际意义。鉴于其高度非线性和复杂性,目前还没有很好的控制策略对其实现精确控制。结合模糊控制技术和神经网络技术各自的优点,提出用智能神经网络模糊控制器对其进行控制,实验结果证明了该控制器的可行性,取得了较好的控制效果。

自适应预测控制在三容水箱液位系统中的应用

三容水箱液位系统具有典型的非线性、大滞后特点,能够很好地模拟复杂的工业液位控制对象,而经典控制理论和现代控制理论在三容水箱液位系统中很难取得好的控制效果。通过分析三容水箱物料平衡关系,构建液位控制系统模型,并进行离散化处理,结合自适应预测控制方法对三容水箱液位系统控制进行研究,并完成系统控制器的设计。仿真结果表明,自适应预测控制方法综合了自适应控制方法和预测控制方法,不仅维持了自适应控制方法本身的特性,还具备预测控制方法的控制效果好、鲁棒性强等优点。因此,与传统PID控制方法和自适应控制方法相比,自适应预测控制方法能够获得更好的控制跟踪性能,其控制精度更高,响应速度更快速。

三水箱综合实验仿真平台的设计与应用

基于力控组态软件、Excel实时数据库和Matlab语言构建了一个三水箱系统的液位综合实验仿真平台.在综合实验仿真平台中,利用Matlab/Simulink完成三水箱开环系统的建模与仿真过程,选取Excel作为Matlab和力控组态软件通讯之间的动态数据库,利用DDE协议实现了数据传输等功能.最后利用力控组态软件实现三水箱系统的闭环控制、实时监控与报警等功能.

自动控制原理综合实验平台建设构想

通过对硬件在回路仿真技术原理及应用的分析研究,提出了利用MATLAB实现对实验物理模型实时控制的构想。文中具体分析了MATLABRTW下实现实时控制的可行性,并详细介绍了单机型和双机型两种模式的系统结构。最后应用MATLABRTW得单机型系统结构,以三容水箱作为控制对象验证了该构想的有效性。

三容水箱液位控制系统的间歇故障检测实验教学设计

基于MATLAB软件和TTS20三容水箱系统,设计了闭环控制策略下的三容水箱泄漏故障检测实验。实验模拟三容水箱系统运行过程中可能出现的间歇泄漏故障,利用龙伯格观测器和滑动时间窗口,设计截断式残差以检测间歇故障的发生时刻与消失时刻。文章给出了具体实验步骤,实验结果验证了该实验教学设计的可行性与有效性。该实验有助于学生了解故障检测技术的前沿知识,提高科研工作热情。

一种改进型动态矩阵控制在水箱液位系统中的应用

针对三容水箱液位控制的多变量、强耦合、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了在一种在状态空间方程形式下的多变量动态矩阵控制(dynamic matrix control,DMC)和分数阶PID(FOPID)控制相结合的新型模型预测控算法(MFOPID-DMC),以改善控制品质;用李雅普诺夫第二方法证明该算法的稳定性;将该算法应用在三容水箱液位控制系统,并与FOPID和DMC控制效果进行对比;仿真结果表明,该算法克服了FOPID超调大和DMC动态响应慢的不足,是一种鲁棒性较强、控制精度高的控制策略,较好地解决了三容水箱液位控制系统的耦合性、难以建立数学模型等问题。

基于SISO Design Tool设计系统的PID整定

本文介绍了基于Matlab中的RTW实验平台,利用三容水箱进行观测二阶系统的动态响应曲线。阐述了如何根据Matlab中的SISO Design Tool设计系统(即单输入单输出设计工具)对系统进行PID整定。重点分析利用SISO Design Tool对对象进行PID参数的整定。实践证明,采用SISO系统进行PID整定,会节省大量的时间,而且过程清晰、直观。

三容实验系统内模控制研究

针对三容实验系统液位的控制,介绍了三容液位过程内模控制系统的设计和实现。提出了一种内模PID(Internal Model Control-PID,IMC-PID)控制方法。建立了被控对象的数学模型,对数学模型进行理论推导,建立系统的状态矩阵方程,对模型进行近似处理。将三阶系统等效为一阶系统。为了使系统可实现,设计控制器时增加了一个一阶滤波器。并依据内模控制原理设计控制器,并且在内模控制的理论基础上设计了内模PID控制器,在Matlab/Simulink中分别搭建了此两个系统的数学模型,并进行仿真实验。对内模控制(IMC)和内模PID(IMC-PID)两种控制器控制结果进行对比分析。实验结果表明,内模控制器结构简单,可调参数少。内模PID参数调整方便,能有效地改善系统的性能。

三容系统H_∞控制

多容器流程系统是过程控制中一种典型的受控对象,根据对象特征对其不确定性进行了描述,并根据性能要求选择了加权矩阵,设计了H∞控制器,最后给出了仿真结果.

三池交替工艺的污泥分布规律研究

三池交替工艺的污泥分布特性是由其独特的运行方式决定的。通过分析建立了三池交替工艺的污泥推流模型,根据该模型能掌握任一时间的污泥分布状况。在系统的周期运转过程中污泥分布最终会达到稳定状态,并具有周期重现性,边池的平均污泥浓度远高于中间池。模型算例表明,排泥对污泥分布影响甚微,延长主体段时间或者缩短过渡段和沉淀段时间均可以明显改善污泥分布的不均匀性;在计算污泥负荷和排泥量时需采用反应有效系数加以修正。