飞行环境模拟腔积分型μ综合控制 被引量：5

1

作者 张松 朱美印 +3 位作者 但志宏 裴希同 王信 王曦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期660-666,共7页

针对高空台飞行环境模拟腔飞行环境温度、压力的双变量控制问题,采用系统不确定性建模的方法,建立了高空模拟腔、调节阀执行机构的增广被控对象模型,提出了一种高空模拟腔积分型μ综合控制的设计方法,为了确保控制器伺服性能,对温度、... 针对高空台飞行环境模拟腔飞行环境温度、压力的双变量控制问题,采用系统不确定性建模的方法,建立了高空模拟腔、调节阀执行机构的增广被控对象模型,提出了一种高空模拟腔积分型μ综合控制的设计方法,为了确保控制器伺服性能,对温度、压力回路采用不同的性能加权函数,同时对控制器输出幅值进行分频成型加权函数设计,采用D-K迭代算法设计了μ综合控制器,以涡扇发动机的仿真试验为例对算法进行仿真验证。仿真结果表明,高空模拟腔温度仿真的最大偏差为1K,压力的相对误差在3%以内。 展开更多

关键词 高空台 高空模拟腔 温压双变量控制 综合控制 迭代算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

高空舱进气环境压力模拟新型自抗扰控制 被引量：2

2

作者 李婉如 张和洪 +4 位作者 王鹏 翟超 张松 但志宏 王信 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期246-256,共11页

高空舱进气环境压力模拟控制系统在发动机开展过渡态试验中存在强气流扰动及大量随机噪声干扰,为此,提出新型非线性状态误差反馈函数xal及在结构上引入总扰动状态变量反馈环节来设计扩张状态观测器算法(记作xal-ESO),并以此提出基于xal-... 高空舱进气环境压力模拟控制系统在发动机开展过渡态试验中存在强气流扰动及大量随机噪声干扰,为此,提出新型非线性状态误差反馈函数xal及在结构上引入总扰动状态变量反馈环节来设计扩张状态观测器算法(记作xal-ESO),并以此提出基于xal-ESO的高空舱进气环境压力模拟新型自抗扰控制方法。借助数值仿真对比所提出的xal-ESO与常见ESO在状态与总扰动方面的估计能力,结果表明xal-ESO能有效抑制系统输出噪声并取得较好的估计品质。基于系统核心设备模型搭建高空舱进气环境压力模拟仿真平台并进行工程试验,对比了基于xal-ESO的自抗扰控制与当前工程中使用的线性自抗扰控制的进气环境压力控制效果,试验结果显示线性自抗扰控制方法受噪声影响明显,而所提出的新型自抗扰控制方法在发动机过渡态试验中跟踪进气压力时超调量降低了58.70%,稳态误差降低了95.71%,表明该方法能够有效提升高空舱进气环境压力模拟效果,提升发动机过渡态性能评价的准确性。 展开更多

关键词 高空舱 压力模拟 过渡态试验 非线性状态误差反馈 扩张状态观测器 自抗扰控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

高空台多任务模拟指定时间抗扰控制 被引量：1

3

作者 李金柏 伦岳斌 +3 位作者 王宏伦 钱秋朦 张松 但志宏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期241-251,共11页

针对高空台多任务模拟试验对飞行环境模拟控制系统所提出的高品质、高精度、强抗扰的迫切需求,设计了一种基于障碍李雅普诺夫函数的高空台进气环境模拟指定时间抗扰控制方法。建立了包含进气系统管道容腔和调节阀执行机构的高空台受控... 针对高空台多任务模拟试验对飞行环境模拟控制系统所提出的高品质、高精度、强抗扰的迫切需求,设计了一种基于障碍李雅普诺夫函数的高空台进气环境模拟指定时间抗扰控制方法。建立了包含进气系统管道容腔和调节阀执行机构的高空台受控对象模型,并在此基础上进行了仿射形式推导和解耦设计。针对高空台强非线性、强扰动的特性,设计了以指定时间收敛的抗扰控制方法;同时为了抑制推力瞬变过程中系统状态剧烈变化,引入了障碍李雅普诺夫函数对压强和温度误差分别进行限制。在高空台多任务模拟试验控制仿真中,该方法可使压强和温度的绝对积分误差比线性自抗扰控制方法小89.5%和88.9%,在剧烈受扰后调节时间短10.4%和9.0%,而且相比于常规的指定时间方法能够满足所设定的状态误差约束。结果表明,基于障碍李雅普诺夫函数的指定时间抗扰控制方法能够进一步提升多任务模拟试验中的控制精度、调节速度以及抗扰能力。 展开更多

关键词 高空台 进气环境模拟 多任务模拟试验 指定时间抗扰控制 障碍李雅普诺夫函数 状态误差约束

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于扩张状态观测器的高空台进气环境模拟控制技术研究 被引量：11

4

作者 但志宏 张松 +3 位作者 白克强 钱秋朦 裴希同 王信 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2119-2128,共10页

针对航空发动机高空台推力瞬变等过渡态试验对进气环境模拟控制系统所提出的强抗扰性、强鲁棒性的迫切需求,设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的高空台进气环境模拟主动抗扰控制技术方法。首先分析了现有高空台过渡态环境模拟的技术特... 针对航空发动机高空台推力瞬变等过渡态试验对进气环境模拟控制系统所提出的强抗扰性、强鲁棒性的迫切需求,设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的高空台进气环境模拟主动抗扰控制技术方法。首先分析了现有高空台过渡态环境模拟的技术特点和高品质控制指标难于实现的原因;其次设计线性自抗扰控制器(LADRC)和一体化并行控制器(IPC);最后通过仿真对高空台进气环境模拟主动抗扰控制方法进行了验证。结果表明,应用基于扩张状态观测器的主动抗扰控制技术,能够大幅提高发动机过渡态试验中进气环境模拟的动态响应速度、控制精度和抗扰动能力。 展开更多

关键词 高空试验台 进气环境模拟 过渡态试验 扩张状态观测器 线性自抗扰控制器 一体化并行控制器

在线阅读 下载PDF 职称材料

进气压力调节执行机构故障诊断方法研究

5

作者 但志宏 张松 +2 位作者 王彬 常睿 刘威 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期164-173,共10页

面向高空台进气压力调节系统试验和维护需求,提出了一种基于滑模观测器的执行机构故障诊断方法。考虑特种调节阀的流量-压差气动特性对执行机构外负载作用机制,建立了电液伺服执行机构的非线性模型。由其识别出最佳估计数学模型,以获得... 面向高空台进气压力调节系统试验和维护需求,提出了一种基于滑模观测器的执行机构故障诊断方法。考虑特种调节阀的流量-压差气动特性对执行机构外负载作用机制,建立了电液伺服执行机构的非线性模型。由其识别出最佳估计数学模型,以获得自适应滑模观测器。分析确定不同故障对应伺服阀或液压缸的主导特征参数,据此选择可观测状态量且结合自适应阈值进行判断某部件是否发生故障,仿真验证该观测器对典型故障的诊断效果。结果表明,基于自适应滑模观测器的故障诊断方法可实现对进气压力调节系统中电液伺服执行机构典型液压、机械、电气故障的诊断和定位,诊断准确率达91%以上。 展开更多

关键词 进气压力调节系统 特种调节阀 电液伺服执行机构 自适应滑模观测器 故障诊断

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型跟踪微分器在航空发动机磁悬浮轴承中的应用 被引量：6

6

作者 张和洪 谢晏清 +3 位作者 王娟 但志宏 林泽如 龙志强 《航空发动机》 北大核心 2022年第4期13-19,共7页

为了实现航空发动机磁悬浮轴承的稳定悬浮,在磁悬浮轴承反馈控制器设计中获取光滑、精度高、相位滞后小的跟踪滤波与微分信号等位移传感器信号,基于离散2阶串联型系统,提出了一种具有边界层函数、基于离散时间最优控制算法的新型跟踪微... 为了实现航空发动机磁悬浮轴承的稳定悬浮,在磁悬浮轴承反馈控制器设计中获取光滑、精度高、相位滞后小的跟踪滤波与微分信号等位移传感器信号,基于离散2阶串联型系统,提出了一种具有边界层函数、基于离散时间最优控制算法的新型跟踪微分器。为减小算法在滤波与微分信号提取过程中的相位滞后,在所设计的跟踪微分器算法中引入相位调整因子对相位进行实时有效地补偿。分别从时域与频域的角度进行仿真及试验验证,结果表明:所提出的新型跟踪微分器算法具有全程快速、无超调、无颤振、相位滞后小、精度高等特点,与原基于离散时间最优控制的跟踪微分器算法相比,其平均相位滞后减小80~100个采样周期,满足实际工程应用需求。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 位移传感器 跟踪微分器算法 滤波与微分提取 航空发动机

在线阅读 下载PDF 职称材料

高空台飞行环境模拟系统数字建模与仿真研究 被引量：22

7

作者 裴希同 张松 +3 位作者 但志宏 朱美印 钱秋朦 王曦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1144-1152,共9页

为了分析新建高空台飞行环境模拟系统试验设备动态控制特性,研究各子系统关联耦合性,开展了系统建模和仿真研究。采用相似理论和部件级建模方法针对进排气关键调节阀、液压伺服系统和管道容腔等进行了数学建模研究,建立了相应设备特性模... 为了分析新建高空台飞行环境模拟系统试验设备动态控制特性,研究各子系统关联耦合性,开展了系统建模和仿真研究。采用相似理论和部件级建模方法针对进排气关键调节阀、液压伺服系统和管道容腔等进行了数学建模研究,建立了相应设备特性模型,设计了双闭环进排气压力自动控制结构。在对实际控制系统功能性分解基础上,构建了飞行环境模拟系统数字仿真平台,并在数字仿真平台上进行了压力动态控制仿真。仿真结果表明各子系统压力动态建立过程与真实高空模拟试验过程趋势一致,能够反映真实系统的压力动态过程,证明了系统数学模型的合理性。利用仿真方法模拟了发动机流量变化对各控制子系统的影响,稳压腔压力最大偏差为4.5kPa,发动机进气压力最大偏差为3.4kPa,排气压力最大偏差为1.5kPa,验证了飞行环境模拟系统控制性能。 展开更多

关键词 高空台 高空模拟试验 数字建模 仿真 控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

高空台进气控制系统压力PI增益调度控制研究 被引量：17

8

作者 朱美印 王曦 +5 位作者 但志宏 张松 裴希同 钱秋朦 缪柯强 姜震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期902-910,共9页

针对高空台进气控制系统压力在整个工作范围内的精确控制问题,提出了一种基于高空台进气系统压力的PI增益调度控制设计方法,基于管道热流动力学理论提出了一种变比热的管道容腔建模方法,相对于定比热建模方法能够减少建模存在的不确定... 针对高空台进气控制系统压力在整个工作范围内的精确控制问题,提出了一种基于高空台进气系统压力的PI增益调度控制设计方法,基于管道热流动力学理论提出了一种变比热的管道容腔建模方法,相对于定比热建模方法能够减少建模存在的不确定性问题。在考虑变比热的管道容腔、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益等对进气系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的高空台进气系统模型;在进气系统工作范围内采用24个稳态点小偏差范围内设计的最优PI控制器作为大范围过渡态工作的基底进行控制增益调度。数字仿真表明,采用这一方法一致性好,性能明显地优于传统PI控制方法;半物理仿真进一步验证了本文提出设计方法的有效性,稳态误差不大于0.1%。 展开更多

关键词 高空模拟试验台 进气控制系统 变比热容腔模型 增益调度 半物理仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于LMI极点配置的高空台飞行环境模拟系统PI增益调度控制研究 被引量：9

9

作者 朱美印 王曦 +4 位作者 张松 但志宏 裴希同 缪柯强 姜震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2587-2597,共11页

针对高空台飞行环境模拟系统的温度和压力在整个工作包线内的鲁棒性能控制问题,提出了一种基于LMI极点配置的PI增益调度控制设计方法。在考虑变比热容腔微分方程、管道热传导、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益对飞行环境模拟... 针对高空台飞行环境模拟系统的温度和压力在整个工作包线内的鲁棒性能控制问题,提出了一种基于LMI极点配置的PI增益调度控制设计方法。在考虑变比热容腔微分方程、管道热传导、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益对飞行环境模拟系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的飞行环境模拟系统非线性模型;对非线性模型进行了线性化,并根据线性模型推导了基于LMI极点配置的PI控制器设计算法;在飞行环境模拟系统的工作包线内选取了36个稳态点设计了基于LMI极点配置的PI增益调度控制器;设计了两种飞行环境模拟试验来验证设计的PI增益调度控制器的鲁棒性能。仿真结果表明,飞行环境模拟系统温度的稳态误差和动态误差均小于0.1%,压力的稳态误差小于0.5%,动态误差小于0.7%。 展开更多

关键词 高空模拟试验台 飞行环境模拟系统 LMI 极点配置 PI增益调度控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

高空台特种调节阀建模方法对比研究 被引量：4

10

作者 王运来 王曦 +3 位作者 朱美印 裴希同 张松 但志宏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1895-1901,共7页

为了获得准确的轮盘式特种调节阀流量特性模型,提高高空舱进口流量预测精度,提出了基于BP神经网络和NARX网络的建模方法。在对调节阀与传感器测点位置分析的基础上,将调节阀和阀后容腔作为整体进行建模。对比研究了流量系数、静态BP神... 为了获得准确的轮盘式特种调节阀流量特性模型,提高高空舱进口流量预测精度,提出了基于BP神经网络和NARX网络的建模方法。在对调节阀与传感器测点位置分析的基础上,将调节阀和阀后容腔作为整体进行建模。对比研究了流量系数、静态BP神经网络以及基于Gamma Test的动态NARX网络建模方法,并给出了工程中选取建模方法的建议。以试验流量数据为基准,仿真对比了不同阀门开度变化时,各模型输出流量的稳态误差和动态误差。结果表明,BP神经网络方法和NARX网络方法建模精度要优于流量系数法。同时,BP神经网络模型最大稳态误差为0.52kg/s,优于NARX网络模型和流量系数模型。NARX网络模型的最大动态误差为2.04kg/s,相比于BP神经网络模型和流量系数模型,能够更准确地反映流量的动态特性。 展开更多

关键词 高空台 特种调节阀 流量特性 NARX网络 动态模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

高空台飞行环境模拟系统温度延时不确定性μ综合设计 被引量：4

11

作者 朱美印 王曦 +5 位作者 裴希同 张松 但志宏 刘佳帅 缪柯强 姜震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1861-1870,共10页

针对高空台飞行环境模拟系统温度大延时特性的控制问题,提出了一种考虑温度延时不确定性的两自由度μ综合控制设计方法以提升其温度的控制精度。在考虑变比热容腔微分方程、管壁传热、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益以及温... 针对高空台飞行环境模拟系统温度大延时特性的控制问题,提出了一种考虑温度延时不确定性的两自由度μ综合控制设计方法以提升其温度的控制精度。在考虑变比热容腔微分方程、管壁传热、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益以及温度延迟对飞行环境模拟系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的非线性延时模型。在考虑执行机构参数、温度延时不确定性的基础上,提出了两自由度的μ综合控制设计方法。为了确保设计的控制器具有良好鲁棒伺服跟踪性能,基于分频设计的思想设计性能加权函数和控制量加权函数,并运用D-K迭代算法设计控制器。假定了包含"等马赫数爬升"和"平飞加速"的试验过程来验证μ综合控制器的伺服跟踪性能,仿真结果表明,飞行环境模拟系统温度和压力的稳态和动态误差分别均不大于1.5%和3%。 展开更多

关键词 高空模拟试验台 飞行环境模拟系统 温度延时 鲁棒控制 两自由度μ综合控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞行环境模拟系统多容腔流-固传热建模 被引量：2

12

作者 朱美印 王曦 +5 位作者 裴希同 张松 但志宏 缪柯强 刘佳帅 姜震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2848-2859,共12页

为了提升高空台飞行环境模拟系统(FESS)数值仿真平台的置信度,提出了一种多容腔流-固传热的建模方法,该方法考虑了混合器气流掺混、流-固传热、管道压力损失等因素的影响;建立了包括调节阀流量特性、液压伺服系统、混合器、混合器出口... 为了提升高空台飞行环境模拟系统(FESS)数值仿真平台的置信度,提出了一种多容腔流-固传热的建模方法,该方法考虑了混合器气流掺混、流-固传热、管道压力损失等因素的影响;建立了包括调节阀流量特性、液压伺服系统、混合器、混合器出口导流栅流量特性、整流子系统、管道容腔模型在内的部件模型库,并基于该模型库构建了仿真平台。为了验证本文建模方法的有效性,采用两次掺混试验数据对仿真模型进行对比验证表明,仿真结果与试验测量结果动态变化趋势基本一致,且温度、压力的最大误差分别不大于2.5K,2kPa。为了分析FESS控制系统的能力,假定了一次典型的发动机试验条件来进行仿真分析,仿真结果表明,FESS控制系统具备进行发动机平飞加速和等马赫数爬升试验的能力。 展开更多

关键词 高空模拟试验台 飞行环境模拟系统 多容腔建模 流-固传热 数值仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于控制分配的恒压腔压力精准控制

13

作者 刘佳帅 王曦 +5 位作者 朱美印 杨舒柏 裴希同 缪柯强 张松 但志宏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期378-386,共9页

针对采用双阀调节的恒压腔系统压力在空气流量大范围变化时的精确控制问题,提出了一种基于控制分配的恒压腔压力精准控制方法。首先,建立了虚拟放气流量的双阀控制分配算法,包括:建立满足虚拟放气流量要求且调节阀能耗最小的优化问题;... 针对采用双阀调节的恒压腔系统压力在空气流量大范围变化时的精确控制问题,提出了一种基于控制分配的恒压腔压力精准控制方法。首先,建立了虚拟放气流量的双阀控制分配算法,包括:建立满足虚拟放气流量要求且调节阀能耗最小的优化问题;通过线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)求解该优化问题得到双阀实际流通面积值;考虑调节阀动态并计算调节阀控制信号指令值。其次,建立以虚拟放气流量为恒压腔控制输入的闭环负反馈回路,基于此,设计满足伺服性能和抗干扰性能要求的PI控制器,引入上述双阀控制分配算法,进而构建完整的基于控制分配的恒压腔压力控制系统。仿真结果表明,采用该方法的控制系统性能明显优于传统单阀PI控制系统性能,恒压腔压力动态相对误差小于0.07%;干扰流量最大变化率为77kg/s^(2)时,压力最大偏差低于500Pa;此外,调节阀动态时间常数和流量系数的拉偏仿真结果进一步验证了该控制器的鲁棒性。 展开更多

关键词 恒压腔系统 控制分配 双阀控制 线性矩阵不等式 模型不确定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双阀调节的稳压腔开环-闭环复合控制方法

14

作者 刘佳帅 杨舒柏 +5 位作者 王曦 朱美印 裴希同 但志宏 缪柯强 张松 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期334-341,共8页

为保障大型空气管路试验台的整体性能,采用双阀调节的稳压腔系统实现压力的精准控制,提出了一种基于双阀调节的稳压腔开环-闭环复合控制方法。首先,构建包括蝶阀开环控制和套筒阀闭环控制的虚拟控制器,通过放气总流量将虚拟控制器和稳... 为保障大型空气管路试验台的整体性能,采用双阀调节的稳压腔系统实现压力的精准控制,提出了一种基于双阀调节的稳压腔开环-闭环复合控制方法。首先,构建包括蝶阀开环控制和套筒阀闭环控制的虚拟控制器,通过放气总流量将虚拟控制器和稳压腔组合,建立稳压腔开环-闭环复合控制结构。其次,依据该控制结构设计控制器,其中开环控制器引入跟踪微分器用以求解压力变化率并规划指令压力的过渡过程,基于此,根据容腔压力微分方程计算蝶阀放气流量,进而考虑蝶阀动态并反求蝶阀液压缸位移指令;依据稳压腔线性模型、套筒阀模型构建闭环控制回路,并设计闭环PI控制器。最后,开展伺服跟踪性能及抗干扰性能的仿真验证,其中,压力阶跃响应的超调量为0.89%,稳态误差低于0.03%,外界干扰流量大范围变化的情况下,稳压腔压力波动低于0.5%,压力偏差低于0.75kPa,表明本文提出的方法能够有效协调蝶阀和套筒阀的动作,实现稳压腔的压力精准控制。 展开更多

关键词 双阀控制 试验台 复合控制 跟踪微分器 开环控制

在线阅读 下载PDF 职称材料