面向控制的燃油调节器动态特性研究

作为吸气式发动机燃油控制系统的被控对象,燃油调节器的动态特性对调节器自身的性能优化和控制系统设计均至关重要。基于燃油调节器的工作原理,采用集中参数法建立了燃油调节器的非线性模型,对其进行小偏差线性化得到其状态空间模型,计算获得其传递函数,并详细分析了燃油调节器的动态特性影响因素,为燃油调节器性能优化提供参考。通过模型降价简化传递函数模型获得其一阶模型,分析表明一阶模型和原模型的频域特性符合的很好,低阶模型能够表示燃油调节器的动态特性,为燃油控制系统设计和控制参数优化奠定了基础。     

流量调节器动态特性研究

针对一种用于液体火箭发动机的液体流量调节器,建立了描述该流量调节器稳流工作过程的非线性动态数学模型,并利用该模型对流量调节器的动态响应特性进行了仿真研究,探讨了结构参数变化对流量调节器动态特性的影响.     

液体冲压发动机燃油充填过程仿真研究

为了研究液体冲压发动机在起动期间燃油的动态充填过程,利用AMESim仿真软件对冲压发动机燃油调节控制系统进行了建模仿真.建立了空气涡轮、离心泵、燃油调节器、燃油控制器、膜片阀及充填管路的仿真模型.基于该模型对冲压发动机点火起动时的燃油充填过程进行了仿真计算,分析了不同膜片阀破裂散差情况下冲压发动机充填过程的差异.结果表明,在给定涡轮入口压力条件下,当燃烧室各供油路膜片阀破裂散差过大时,会造成破裂压差大的膜片阀所在的管路无法实现可靠充填,从而影响发动机的点火起动过程和正常工作.     

PWM高速开关阀动态调节特性仿真研究

针对某型号发动机燃油调节器的脉宽调制(PWM)高速开关阀,通过建立高速开关阀系统动态数学模型,开展了高速开关阀调节工作过程动态压力与流量特性的仿真研究。对影响开关阀动态输出特性的相关因素进行了比较分析,结果表明:阀座通径、驱动频率与容腔体积等是影响高速开关阀动态性能的主要因素,并提出相应的改进措施。为改善高速开关阀动态调节特性、提高作动控制系统的控制精度与性能提供参考与借鉴。     

冲压发动机控制系统的半实物仿真试验研究

将燃油调节器、电子控制器以实物形式接入半实物仿真试验系统,将控制回路另外部分包括对象发动机和导弹的动态特性在数字仿真器上实现。数字仿真器通过输入输出接口与冲压发动机的控制器进行联接,从而搭建了冲压发动机控制系统的半实物仿真试验平台。通过一系列半实物仿真试验表明,构建的平台可以实现考核控制系统设计的目的。     

水下固体火箭发动机推力脉动特征研究

对水下固体火箭发动机的动态特性进行了研究,根据动网格及VOF(Volume of Fluid)基本原理,构建了用于水下固体火箭发动机动态射流响应的轴对称模型;根据壁面积分基本原理及被动方式求解水下工作发动机推力的计算方法,成功模拟了发动机的受力运动;对不同工况下发动机工作情况进行仿真,研究了水下发动机动态模型下的射流结构,发现在来流作用下,射流气体会受到来流边界层的挤压,产生颈缩现象,之后逐渐向外膨胀;研究结果显示,在来流边界层作用下,射流所产生的激波在向下游发展之前,将经历多次折射,该研究结果与文献中相关实验结果较吻合;对发动机不同工况下的推力脉冲峰值进行分析,找出了动态模型下发动机点火初期推力脉冲峰值特征随工作环境的变化规律。最后,对有/无轴向浮力时的发动机动态特征进行了对比分析。     

基于MWorks的自动器-管路系统动态特性仿真

自动器是液体火箭发动机中用于调控工作过程的关键组件,其稳定性直接关系到系统的可靠性。为研究自动器管路系统的参数对系统动态特性的影响,根据液体火箭发动机系统中流量调节器、单向阀两种典型自动器的工作原理,基于国产自主化系统仿真软件平台MWorks,采用Modelica语言搭建流量调节器—管路系统和单向—管路系统模型,并分别开展了频域特性和时域特性仿真求解。考虑到MWorks以时间为仿真变量,为实现频域特性求解,将拉氏算子设置为全局变量,并通过拉氏算子与频率的关系以及频率随仿真时间变化的函数,得到频域参数随频率的变化曲线。结果表明：在MWorks中可通过以拉氏算子为变量的陈述式方程或传递矩阵形式的频域数学模型来构建液体火箭发动机组件频域模型,并可通过组件连接的方式完成系统动态特性仿真,且仿真结果满足精度需求。     

基于AMESim的直动式电磁阀动态仿真研究

介绍了直动式电磁阀的结构和工作原理,利用AMESim仿真软件,建立了基于AMESim的直动式电磁阀动态仿真模型,并进行了仿真,研究了软磁材料、励磁电压、等参数对直动式电磁阀动态响应的影响。仿真分析与试验验证比较表明,该AMESim模型较为准确地描述了电磁阀的动态特性。     

高压小流量稳流型调节器特性研究

介绍了一种小流量稳流型流量调节器,阐述了该调节器的结构及组成、工作原理。对调节器性能进行了仿真计算,分析了其影响因素。介绍了相关试验及试验结果。试验结果表明：该产品有很好的静特性和加载特性。     

反向卸荷式减压阀动态建模与仿真

为获得减压阀动态特性,建立了液体火箭发动机常用的反向卸荷式减压阀动态仿真模型.采用AMESim仿真技术进行了仿真,重点分析了各种因素对减压阀动态特性的影响,提出了改善减压阀动态特性的措施.试验结果表明,改进措施合理可行.     

气动薄膜调节阀控制系统工作过程的动态仿真

借鉴气体减压器动态仿真的有限体积模型发展了一种可仿真气动薄膜调节阀动态流场的有限体积模型,并结合简单的比例-积分-微分(PID)控制算法,发展了一种可仿真气动薄膜调节阀控制系统工作过程的动态仿真模型。采用此模型,运用模块化建模与仿真方法对气动薄膜调节阀控制液体火箭发动机贮箱压强的简化系统进行了动态工作过程仿真,比较了不同PID参数和初始参数设置情况下的控制品质。数学模型和建模方法显示出较好的有效性和通用性。     

基于弹性体模型的微机械陀螺检测电容解析方法

以体微机械加工技术制备的音叉式振动型微机械陀螺为研究对象，以提高其检测电容的解析精度为目的，利用多自由度动态有限元解析理论，首次提出了基于弹性体模型的检测电容解析法。实现了考虑制备工艺、加工手段等引起的微陀螺结构缺陷造成的性能、品质变异仿真，以及面向微陀螺最终输出性能——检测电容的动力学特性与检测特性的分析。此方法基本解决了刚体结构微机械陀螺简化模型的低精度缺陷问题，为实现其多物理场工作环境的表征、结构拓扑形态的设计、复杂动态性能的仿真等工程化目标提供了可能。     

可编程控制器(PLC)在发动机冷调试验中的应用

为满足各型号发动机对冷调试验的设计要求,利用可编程控制器准确的时序控制,在水试状态下考核发动机流量调节器、换向阀、发生器燃料阀的工作协调性。验证调节器转级时发生器点火路和推力室点火路的充填特性,获得了流量调节器和换向阀的工作特性参数。为各型号发动机的深入研究提供了有效的依据。     

液体火箭发动机动态特性仿真技术研究进展

仿真技术是研究液体火箭发动机动态特性的主要手段之一。总结了国内外液体火箭发动机动态特性仿真技术的研究进展,将仿真技术的研究进展分为三个阶段:专用仿真程序阶段、通用仿真软件阶段和多学科联合仿真阶段。对各个阶段的进展进行了总结和评述,分析了各阶段仿真技术的主要特点。在总结研究进展的基础上,对今后发动机动态特性仿真技术的发展方向提出了设想。     

面向对象技术的防空导弹Simulink建模与仿真

为防空导弹系统性能改进研究和优化设计,提出了一种新的方法,首先给出了一般防空导弹制导控制系统的数学模型,并采用面向对象建模技术结合动态仿真软件Simulink建立了仿真模型并进行了仿真研究,该模型具有容易理解,可重复使用,易于扩展等优点,即通过部分模块更换或改变参数等就可对该系统在其他条件下进行仿真,仿真结果和实际遥测数据基本吻合,表明了该模型和方法的有效性和实用性。     

基于固体微推力器阵列的卫星控制一体化算法

为了使固体微推力器阵列更具实用性,提出了一种适用于一体化控制的推力器布局方法;对基于固体微推力器阵列的推力器姿轨控分配算法问题分别进行了建模,引入了成本概念,保证推力器使用个数最少;将动态规划及贪心策略思想引入到了推力器分配问题求解中,建立了求解数学模型,进行了算法实现;对用于一体化控制中的推力器分配问题以及信息共享问题进行了分析。经过算法分析及仿真验证,该方法能有效快速求解该问题,有利于实现实时控制,能满足一体化控制的要求。     

基于大气阻力实时辨识的Drag-free卫星最优控制研究

研究了基于大气阻力实时辨识的Drag-free卫星最优控制。将Drag-free卫星和其内部的验证质量等效为两颗内、外编队卫星并建立动力学方程,推导了基于卫星和验证质量的相对运动状态观测值反演大气阻力的算法。建立了状态最优调节器模型,采用动态规划求解经典的二次型最优控制。对低轨圆轨道Drag-free卫星的仿真计算结果表明方法的求解精度较高,计算消耗较小。     

一种基于模型预测的火星返回推力器容错控制再分配方法

针对火星返回上升器由于环境等因素造成的推力器故障导致的姿态控制系统失稳而难以安全返回的严重问题，提出基于模型预测的动态容错控制再分配方法。根据推力器动态特性建立上升器推力分配模型，对模型参数误差进行实时估计从而修正分配模型，根据模型预测自适应推力再分配方法实施容错控制。同时，将推力器输出限制作为优化求解器的约束，并将推力器故障模型作为优化求解的约束域，实现最小化分配误差和最小化燃料消耗意义下的最优推力再分配。计算机仿真表明了该方法的可行性和实用性，获得了满意的结果，它能使推力器输出推力误差降低60%以上，姿态控制系统能在故障状态下3～5 s快速镇定。     

概念设计中可重构航天器动特性快速预示方法

为解决概念设计中可重构航天器结构动特性快速评估问题，考虑接触、摩擦等因素影响，提出一种动特性快速预示方法。该方法针对典型可重构航天器特点，处理流程包括动特性分析与辨识、基于虚拟材料的模型等效及等效参数估计，实现了精细化模型的等效替代。仿真校验中，利用本文方法对构型设计方案进行了预示，在所得结果能较为准确反映结构动特性的前提下，有效提高了分析效率。该方法能够保障可重构航天器概念设计工作，并为构型方案的设计迭代与优化提供实现基础。