短距垂直起降飞机推进系统典型构型及控制系统

短距垂直起降飞机具有短距起飞、垂直降落、水平飞行等多个模式,对推力控制性能提出了特殊的要求。本文总结20世纪80年代末以来出现的超声速短距垂直起降飞机推进系统,分别介绍其组成与原理,比较推进系统参数及性能指标,并给出推进系统控制技术的发展状况。发展趋势表明,以X-32B为代表的共用型布局具有最高的推进复用性,且飞行控制较为容易。而以F-35B为代表的复合型布局与常规飞机气动布局相似,推进系统能够适应工作点的显著变化,且具有较高的推进系统复用性,是短距垂直起降飞机推进系统的发展趋势。同时,复合型推进系统使得飞机控制系统与推进控制系统存在强耦合,因此在推进系统控制中应用基于模型的约束动态逆控制对控制量解耦,以提升飞行品质,降低飞行员负担,满足快速推力响应需求,实现短距离起飞与垂直起降。

船舶能量管理系统PMS对策

船舶电力系统是独立电网,电气设备相互连接在一起,发电机和负载相互影响,对电力系统优化运行和控制的最基本要求是安全运行并且能量消耗最少。早期的能量管理是指为满足实际负载的功率需求,自动启动或停止发电机组。最近,许多先进的控制系统加入能量管理。以电力推进船舶的电力系统配置和船舶综合控制系统及其控制层次结构为例,对能量管理系统PMS的目标、组成、具体功能进行详细介绍。

舰船综合电力推进监控系统研究

研究分析了舰船电力推进系统的发展历史及其特点。提出了舰船综合电力推进监控系统的二层网络体系结构。对主要子系统的功能进行了阐述,分析了系统的关键技术。指出由于综合电力推进系统在动力性、经济性、安全性以及灵活性等方面具有诸多明显的优势,它已成为21世纪舰船动力发展的主要方向。

基于混合遗传算法的航空发动机PID控制参数寻优

结合某型航空发动机的比例积分微分控制(PID)参数整定与优化问题,提出了一种全局最优且与初值无关的优化算法.算法采用与单纯形相结合的混合遗传算法,结合了遗传算法良好的全局收敛性和单纯形算法的优秀的局部搜索能力,提高了搜索速度与精度.仿真结果表明这种方法具有较好的收敛性与稳定性.

基于遗传算法的航空发动机多目标优化PID控制

提出采用多目标遗传算法,对航空发动机PID控制器参数进行优化设计.使用先进多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对航空发动机PID控制器进行参数整定.针对某型航空发动机在飞行包线内的飞行状态进行控制器参数的优化选取,仿真结果表明,与传统手动试凑调节PID控制器参数进行比较,转速阶跃响应过程的性能指标得到了很好的优化,获得了令人满意的优化效果.

舰船推进监控系统研究

介绍一种由主推进系统、机舱综合报警系统构成的推进系统。该系统是由工业以太网和现场总线构成的混合式网络控制系统,利用2种网络的优点,很好地解决了推进系统对2个子系统的集中控制和管理。系统具有推进系统控制、信息综合显示、处理及报警功能。重点分析了系统网络结构、数据接口和界面显示。

航空发动机控制系统的研发与展望

对国内外军用航空发动机控制系统的研制现状和今后的发展方向进行了归纳和分析,主要对主燃油控制、加力燃油控制、尾喷管控制、防喘控制、发动机状态监视和故障诊断各系统的技术特点,方案选择,研究动向进行了介绍和评述。从航空发动机控制系统近年来取得的进展,特别是全权限数字电子控制(FADEC)技术的研究和应用,可以看出航空发动机控制系统的发展潜力巨大,将会对飞机和航空发动机的研制和发展产生巨大的影响。

基于Riccati方程的航空发动机鲁棒容错控制

采用状态反馈控制律,基于Riccati型方程,导出了对象模型存在参数摄动的航空发动机控制系统对传感器失效具有完整性的一个充分条件,并给出了使该充分条件得到满足的一种迭代计算方法。以某型双转子航空发动机为例进行了仿真设计,仿真计算结果表明上述方法有效、实用。对于执行器发生故障的情形,也给出了类似的结论。

综合火/飞/推控制系统复杂任务的STAMP建模和STPA分析

随着系统复杂性的日益增高,人为操作失误引起的系统任务失败呈增加的态势,传统的FTA、FMEA等基于线性事件链模型的分析方法已不能满足分析人为操作不当导致的系统危险,采用基于系统理论的过程分析方法,对作战飞机综合火/飞/推控制(IFFPC)系统中人为操作不当引起的潜在危险进行安全性分析。首先建立作战飞机IFFPC系统的STAMP模型,进而生成作战飞机IFFPC系统的STPA分析模型,最后根据提出的五类引起任务失败的原因因素,详细地进行作战飞机IFFPC系统不安全控制作用(UCA)的因素识别。结果表明:所采用的基于系统理论过程的分析方法弥补了传统安全性分析方法存在的缺陷,有效地解决了传统的FTA、FMEA等安全性分析方法不能很好地解决人为危险因素的问题,为含有人工控制器的复杂系统的安全性分析提供了一种新的思路。

飞行/推进综合控制系统设计与仿真

飞机飞行控制系统与推进系统间有很强的耦合作用 ,单独设计飞机和发动机控制系统已不能满足需要。该文在单独研究外部干扰对飞机飞行性能和发动机性能的影响的基础上 ,根据他们相互的关系 ,建立了飞行 /推进系统一体化数学模型 ,并在此基础上进行了综合控制设计 ,对所建的模型进行了仿真 ,结果表明飞机飞行状态和发动机的工作确实有很强的耦合 ,同时本文所设计的飞行 /推进综合控制系统具有优良的性能。

主动控制与综合控制

重点论述了任务适应性机翼、层流和涡流主动控制、自适应结构载荷控制等几项目前国外研究较多且效果显著的新型主动控制子功能以及国外在综合飞行／火力控制技术和综合飞行／推力控制技术方面的研究和应用情况。对国内在该两项技术方面的研究现状进行了简要评述。最后，结合我国的实际情况提出了开发这两项高技术在组织管理、开发队伍和研究重点等方面的意见和建议。

综合飞行/推进控制系统的鲁棒设计方法

基于凸多面体线性系统族镇定方法和航迹准稳态运动概念 ,研究了现代攻击机的综合飞行 /推进控制系统的鲁棒设计方法。该方法根据航迹准稳态运动的条件 ,生成航迹准稳态运动的期望控制量和状态量 ,以航迹准稳态运动为基准运动建立综合系统的线性系统族模型 ,采用凸多面体线性系统族鲁棒镇定方法设计了综合控制系统的反馈调节控制器。数学仿真表明 ,所设计的综合控制系统对攻击机推进系统输出推力的变化具有大范围的鲁棒性 。

综合飞行/推进控制系统的特征值灵敏度分析和设计

在综合飞行/推进控制系统中,子系统之间的相互作用对飞机的稳定性、控制和性能具有直接的影响。本文应用特征值灵敏度分析法研究耦合系数的大小对系统稳定性的影响;应用增益灵敏度分析,进行减状态反馈次优设计,仿真结果表明设计合理,方法可行。

某新机综合飞行/推进系统H_∞控制器设计

针对国内某新型战机及其装配的新型涡轮风扇发动机,本文研究了该综合飞行/推进系统一体化控制问题。首先建立了飞行子系统、推进子系统数学模型,在此基础上得到了飞行/推进系统综合模型;利用H∞混合灵敏度控制器设计方法,设计了综合系统控制器,对控制器设计中的一些关键问题作了讨论;最后通过仿真,表明所设计的综合控制系统具有较好的性能。

基于实时以太网的电力推进船舶IPNCS设计

针对现场总线技术在综合电力网络控制系统中应用的不足,设计了将基于实时以太网的网络控制系统植入综合全电力系统的模型。通过增加软件调度层并在线确定优先级的方法,确定实时节点占用信道的顺序,克服了现场总线技术缺点的同时解决了以太网本身的实时性问题,符合电力推进船舶综合全电力系统的要求及其发展趋势。仿真结果证明了结论的有效性。

ASTOVL升力风扇飞机的组合飞行/推进控制系统的研究

介绍了推力矢量技术，动态逆原理，研究了推力矢量喷管，升力风扇以及气动舵面组合作用下 ＡＳＴＯＶＬ升力风扇飞机的飞行／推进控制系统，采用非线性动态逆理论并针对 ＡＳＴＯＶＬ升力风扇飞机的俯仰控制，设计了动态逆控制律，并将所设计的控制律进行了仿真．结果证明，该方法能够满足控制系统性能的要求，具有工程应用前景．

飞行器管理系统需求

飞行器管理系统(VMS)将飞行、推进控制与相关的公管系统综合。飞行器管理系统的概念为性能改善带来了巨大的好处,同时对可靠性、维修性和保障性有重大改善。未来高性能的飞机将具有多操纵面/效应器以保证机动性,利用飞行/推进综合控制实现性能收益。随着更多系统的参与,综合设计的难度会增加。为确保VMS的实际应用,需要明确其计算和结构需求。

LQG／LTR法在综合飞行／推进控制系统中的应用

以具有推力矢量控制的纵向着陆状态的战斗机为研究对象．应用ＬＱＧ／ＬＴＲ（ＬｉｎｅａｒＱｕａｄｒａｔｉｃＧａｕｓｓｉａｎ／ＬｏｏｐＴｒａｎｓｆｅｒＲｅｃｏｖｅｒｙ）法设计综合飞行／推进控制ＩＦＰＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＦｌｉｇｈｔ／ＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）系统的集中补偿器，设计结果表明：系统具有良好的鲁棒性和解耦性。

无人机动力系统综合控制研究

动力系统是无人机安全、可靠飞行的动力保障。文中以某型航空涡轮增压活塞发动机为动力的无人机为例,在无人机飞行剖面内对动力系统进行综合控制。采取特征参数闭环控制、动力系统状态信息实时采集并进行目标趋势分析与故障诊断、执行机构集中管理与控制等手段,合理地调整动力系统工作状态,以延长发动机使用寿命,提高发动机可用功率,最大限度发挥发动机的装机特性,从而更好地满足无人机使用需求。统计结果表明,动力系统采用综合控制技术后,发动机使用高度提升36%,相同燃、滑油装载条件下,发动机运转时间延长25%,动力系统在线故障检测率高于92.5%、故障定位率高于96%。达到了动力控制与调节功能的可行性、匹配性、协调性与可靠性的目的。

基于模型的矢量喷管控制系统设计

为实现矢量喷管控制系统正向研发"V"字模型,使用基于模型的设计方法开展矢量喷管控制系统的设计和验证。建立了包含矢量喷管液压机械单元、矢量喷管控制器及矢量偏转运动的矢量喷管控制系统模型,与发动机模型、飞机模型集成用于矢量喷管控制系统的系统综合设计。使用模型自动测试技术开展数字仿真试验,利用自动代码生成技术和实时仿真技术实现控制软件快速开发和系统半物理试验,试验结果表明了矢量喷管控制系统设计的正确性、高效性。