基于神经网络时延预测的航空发动机内模控制器设计

针对航空发动机分布式控制系统中时延不确定问题,提出了一种基于神经网络时延预测的航空发动机内模多变量控制设计方法。首先分析了分布式控制架构下网络时延产生的原因及影响因素。然后设计了内模控制器,包括基于神经网络的时延预测模块、内模主控制器模块、执行机构小闭环控制模块以及与发动机起动过程开环控制计划相结合的切换控制模块。在理想和扰动条件下,从理论上分析了基于预测时延的内模控制系统的稳定性能,并对所提控制策略下允许的最大时延进行了说明。最后进行了全数字仿真和硬件在环仿真试验。结果表明,所设计的神经网络时延预测模块具备高精度预测能力,内模控制器的稳态误差不超过0.5%,具有良好的抗干扰能力、并满足实时性要求,具有一定的工程应用价值。

基于损伤变量的煤柱合理留设试验研究

针对煤矿山保护煤柱留设问题,开展了不同宽高比的煤柱单轴压缩试验,引入损伤变量及损伤统计本构模型,探讨全应力-应变过程中损伤变量与应变之间的关系。采用定量分析方法,得出煤柱尺寸与损伤变量之间的演化规律,即损伤变量受煤柱宽高影响显著,随着宽度增大,高度减小,损伤变量值减小,峰值应力增大;在煤柱受力至破坏状态的过程中,当宽高比为2时,煤柱损伤变量所受影响较小。综合考虑破坏峰值和损伤变量之间的关系,煤柱留设宽高比等于2为留设煤柱的最佳比例,其对煤矿开采的保护作用较好。损伤变量随应变的增加呈初始损伤阶段、损伤线性增加段和损伤平稳段,但总体上损伤变量与应变之间呈非线性正指数关系。

多效蒸发海水淡化系统可行域时变分析与全周期操作优化

能耗过高制约了多效蒸发(MED)海水淡化技术的大规模应用,稳态操作优化虽然能够有效减少MED系统的短期蒸汽消耗速率,但污垢累积导致该系统在长周期运行时蒸汽消耗量升高和装置减产。为此,首先针对带蒸汽压缩机(TVC)的MED系统(MED-TVC)提出可行域的概念,分析表明操作点在可行域中的位置决定了系统的运行效益。随后通过可行域的时变分析发现操作点超出可行域是稳态优化中系统性能逐渐衰减的原因。最后利用可行域的性质,提出了时变约束的全周期操作优化方法。该方法通过调整MED-TVC系统在运行周期内的操作条件,获得全周期最低的蒸汽消耗量,同时利用时变的可行域约束保证优化结果在全周期内均满足淡水产量要求。结果表明,时变约束的全周期操作优化在维持MED-TVC系统的设计淡水产量的同时,全周期蒸汽消耗量相比于设计值减少了19.6%,能够很好地解决MED-TVC系统的操作优化问题。

美国第6代战斗机发动机进展分析

为借鉴和参考美国第6代战斗机发动机的研制经验,综述了美国国防部对美国空军和海军、美国空军和海军对第6代战斗机及第6代战斗机对发动机的需求,梳理和绘制了第6代战斗机发动机技术研究和产品研制的发展路径,总结和归纳了其发展特点,对其未来趋向进行了分析和预测。美国战斗机发动机在世界上处于技术领先地位,第6代战斗机发动机需求经过几番迭代论证,已经明确为自适应循环发动机;第6代战斗机发动机技术经过长期持续的开发与验证,已经基本成熟,并且技术特征基本确定为以自适应结构为主的1+N模式;竞争发展已经进入X验证机竞争发展阶段。

海水淡化系统多效蒸发传热温差全周期渐变优化分析

多效蒸发海水淡化技术作为现阶段主流的海水淡化方法,在实际生产过程中工艺设计者都会对蒸发器换热面积进行冗余设计以应对系统的结垢和安全问题。在追求蒸发器冗余换热面积的利用率时,通常会伴随裕量内耗现象。与此同时,常规方法在研究的过程中并未发挥二次蒸汽阀的操作性能,系统的抗干扰能力较差。经过深入探究多效海水淡化系统的温度特性后,发现二次蒸汽阀的全周期操作既能够提高换热面积的利用率和系统的运行效益,又可以避免裕量内耗问题的发生。由此提出蒸发传热温差的全周期渐变优化方法,该方法不仅将运行效益加入系统的裕量缓释优化模型,而且对二次蒸汽阀的控制作用和全周期操作特性加以考虑,形成对系统换热面积的有效监控。最后,以8效海水淡化装置为例,对蒸发传热温差全周期渐变优化方法进行验证。结果表明,该方法能够兼顾系统运行的长短期目标,同时能够增强系统在全周期运行过程中的调控能力,降低各效蒸发器之间的耦合关系,减少裕量内耗的发生和外来驱动蒸汽的消耗,实现慢时变系统的裕量缓释。