高速开关阀非定常磁场的有限元计算

高速开关阀滞后的主要原因是电感元件存在滞后,这很容易通过加一个高电压产生过电流而去磁得到补偿。由于磁场存在涡电流,因此限制了阀的快速性的提高,而且阻碍磁力线渗入电磁铁。采用先进的有限元方法,得到了电流和磁通量的瞬态特性,以及磁力线渗入电磁铁的瞬态过程,从而得到涡电流对高速开关阀的影响。通过过电流去磁和使用低导电材料可以降低高速开关阀的滞后。     

基于高速串行总线的电路交换开关模块的设计与实现

电路交换开关模块是新一代航空电子系统中实现数字信号并行处理的关键模块,为数字信号并行处理系统中的各个数据处理模块、信号处理模块提供高速数据传输与交换。从新一代航空电子系统并行处理的发展趋势及需求的角度出发,介绍了电路交换开关模块的设计和实现。电路交换开关模块采用M21131交叉开关构成交换结构,能够快速交换高速信号,支持重配置和重构,能够满足新一代航空电子系统中数字信号并行处理高速率、高可靠性和低延迟等需求。     

电气—液压伺服机构的设计

在较大功率的各种控制系统中,采用伺服阀的阀控制式电气——液压伺服机构,比单纯使用电气伺服机构的应答性好。在各种机械设备的合理化和自动化等方面,为了能进行刚性的高精度控制,最近广泛地采用了这种控制系统。这种控制系统按其不同的使用方法,有各种不同的组成形式,其常用的基本形式如图1所示。     

面向航空仿真激励的气压调控系统研究

针对航空电子设备研制过程中所需要的动态压力模拟装置,提出了一种基于双高速开关阀的新型混合气压控制策略及系统。在这种新型混合控制策略中,从优化高速开关阀调制的角度,提出了一种错时调制(Time Interlaced Modulation,TIM)气压调控新方法,以代替传统的脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)方法。在此基础上,还设计了七模式切换方法来保证合理的开关阀切换时序。同时,采用滑模控制器代替传统的PID控制器,解决气动伺服系统强非线性问题。通过实物试验,证明在采用该混合控制策略后,能够实现最低1.2%超调量的阶跃响应控制,并能够快速跟踪0.25Hz频率的正弦信号。     

电动伺服机构永磁同步电机的自抗扰控制

针对运载火箭电动伺服机构谐振频率过低,而传统陷波滤波器算法会降低系统的快速性问题,提出了一种基于自抗扰控制（ADRC）的微分前馈控制算法。在开环等效增益相近的情况下,比较了系统在传统PID控制和一阶ADRC控制方式下的阶跃响应和抗扰性能;对输入正弦指令的情况,比较了系统在比例+扩张状态观测器（ESO）和有限时间比例（FTP）+ESO这两种控制方式下有无输入微分前馈（IDF）的跟踪性能。仿真和实验结果均表明,在常规ADRC中引入IDF,可有效提高电动伺服机构对时变输入的跟踪精度。     

一种新型伺服作动器的构想

提出一种新型的伺服作动器，这种作动器主要有两个特点：一是用高速开关阀替代伺服阀组成数字式电液位置控制系统，这种系统其实已经在很多领域得到了应用；二是用单柱塞泵替代传统的多柱塞泵，并且将单柱塞泵集成在作动器上，这种做法目前尚未见到。本文提出的这种新型作动器实质是一个使用数字阀并且自带液压源的独立执行单元。     

高速开关阀控电液位置伺服系统自适应鲁棒控制

为研究高精度的液压缸位置跟踪控制问题,设计了高速开关阀和换向阀组合控制液压缸的结构方案,并通过实验分析了高速开关阀的静态流量特性。建立了液压缸的连续可微摩擦模型,利用粒子群优化算法对其参数进行辨识。建立了系统的非线性数学模型,基于非连续参数映射和反步法设计了直接自适应鲁棒控制器,通过参数在线自适应调节来更新估计值和鲁棒反馈项支配参数不确定性,实验结果表明:在跟踪幅值为5mm,频率为0.4Hz的正弦信号时,最后一个周期的最大跟踪误差、平均跟踪误差及其标准差分别为0.638、0.25mm和0.405mm,与传统PID控制器相比,控制精度显著提升,旨在为实现高精度的数字阀控位置伺服技术提供有价值的参考。      

高速无刷直流电机驱动用零电流转换电路

本文将一种新型的零电流转换降压斩波电路应用到大功率高速无刷直流电机控制系统中,详细分析了软开关电路的工作原理,并对该电路进行了实验验证,结果证明该变换器能实现所有开关和二极管的软开通和软关断,并且电路的EMI和开关损耗都有明显降低.     

高动态电动伺服机构1553B总线通信的设计与实现

目前1553B总线通信在航空航天领域应用广泛,电动伺服机构作为导弹控制系统的重要组成部分,大量采用1553B进行总线通信.高动态要求下电动伺服机构控制优先级一般高于1553B通信处理的优先级,主要介绍基于BU-61581S6总线接口协议芯片RT端软件接收数据的时序处理方法,保证高动态条件下提高1553B的通信速率和可靠性以及电动伺服机构的高动态响应.     

基于压电开关分流电路技术的板的半主动振动控制

研究了状态开关与同步开关两种分流电路的振动抑制原理和实现方法；提出了一种开关控制器设计方案；并分别用于两种开关分流电路对某四边固支方板的抑振实验，结果表明所提出的开关控制器合理有效，并进一步证明，同步开关优于状态开关。实验中状态开关分流电路和同步开关分流电路控制下板的第一阶稳态响应分别得到了约13．4％和50．6％的降低；还对同步开关分流电路中，电感的有效取值范围及电感取值一定时开关的最佳持续闭合时间进行了实验验证。     

High-efficiency aircraft antiskid brake control algorithm via runway condition identification based on an on-off valve array

The aircraft antiskid braking system is an important hydraulic system for preventing tire bursts and ensuring safe take-off and landing. The brake system adjusts the force applied on the brake discs by controlling the brake pressure. Traditional aircraft antiskid braking systems achieve antiskid performance by controlling the braking pressure with an electrohydraulic servo valve. Because the pilot stage of an electrohydraulic servo valve is easily blocked by carbonized hydraulic oil, the servo valve would become a dangerous weak point for aircraft safety. This paper proposes a new approach that uses an on-off valve array to replace the servo valve for pressure control. Based on this new pressure control component, an efficient antiskid control algorithm that can utilize this discontinuous feature is proposed. Furthermore, the algorithm has the ability to identify the runway circumstances. To overcome the discontinuity in the process of using an on-off valve array, the Filippov framework is introduced. The conditions of convergence of the system are also discussed. The results of the digital simulations and the hardware-in-the-loop (HIL) braking experiments are used to verify the efficiency and stability of the proposed control algorithm. The method also proves that the on-off valve array can replace the servo valve perfectly as a new type of antiskid braking pressure control component.     

气动FA补偿变结构Bang-Bang位置伺服算法

 首先提出了一种基于两位两通高速开关阀的无杆气缸脉宽调制（PWM）控制方案,为气缸提供了中位截止机能。然后针对Bang-Bang控制算法中存在的超调和振荡现象,提出了摩擦力和加速度（FA）补偿的变结构Bang-Bang算法。该算法综合位置和速度误差的影响构造了加速度方向切换评价函数,考虑了摩擦力对控制量设定的影响,分别依据阶跃函数、线性函数和反正切函数对活塞加速度值进行动态设定,实现了运动过程中对活塞摩擦力的补偿和加速度的调整。最后,利用该算法进行了无杆气缸的带载伺服定位试验,对3种加速度设定函数的控制效果做了比较。结果证明FA补偿变结构算法在提高气缸定位精度方面有显著效果。     

补气式等离子体射流发生器实验研究

提出一种补气式等离子体射流(ASPSJ)发生器,在常规火花放电式等离子体射流(PSJ)发生器腔体上连接单向阀,改善发生器吸气复原阶段的补气量和射流的连续性,以获得能量更高的合成射流。研究了在不同加载电参数下,不同类型单向阀对发生器最大射流速度的优化作用;通过正交实验法确定了补气式等离子体射流发生器的最佳工作电参数,以获得最高的合成射流速度。文中的等离子体射流发生器配以所选择的补气单向阀,最优加载电压频率为150 Hz,幅值为50 kV,占空比为15%。实验结果表明,补气式等离子体射流发生器将最大射流速度提升20%以上,高射流速度的工作频带由单点扩展到100 Hz,以期在应用于流动控制时获得更好的效果。研究成果为后续的主动流动控制的应用研究提供了指导。     

双肋式微型气动阀的数值计算与实验

 针对现有微型三角阀效率低的问题,提出双肋式气动阀这一新型微阀,通过两级带圆弧过渡的收敛形肋条,在减小正向气流压力损失的同时,引导逆向气流分为3股后再呈“Y”形汇聚,产生强烈的相互撞击而抵消部分动能,从而减小逆向流量以提高效率。通过数值计算对双肋式气动阀的作用原理进行了分析与验证;加工了特征尺寸为1 mm的三角阀、梯形阀与双肋阀实验件,并设计了相应的实验方案,在微流体实验平台上进行了对比实验。结果表明双肋阀能大幅提高效率：对不可压流,双肋阀可将效率从普通阀的2%～3%提升至14%左右;对可压流,双肋阀能将效率从2%提升至约13%。     

A novel architecture of electro-hydrostatic actuator with digital distribution

To address the flow imbalance rapidly of the asymmetric Electro-Hydrostatic Actuator (EHA), this paper presents a novel architecture of asymmetric EHA with the Digital Distribution (EHA-DD). It also improves the flow nonlinearity and control accuracy of the pump, especially in the low-speed condition. The digital distribution with two High-Speed on–off Valves (HSVs) not only balances flow instead of the check valves, but also replaces the pump at the low-speed to control output flow by adjusting the PWM signal. The pump and HSVs are the crucial components to control flow output. Firstly, the flow calculation models of the pump and the duty ratio inversed model of the HSV are obtained through experimental tests and the identification method. To get the control input signal for the required flow, the pump speed and PWM duty ratio for the HSVs are inversed to compensate for flow output. Further, a multimode digital flow distribution control method based on pump speed, mainly including the pump-controlled mode for large flow demand and valve-controlled mode for little flow demand, is proposed to control the accurate flow output actively. The step extension experiments based on the flow calculation models are conducted on the EHA-DD prototype under elastic, opposite varying load. The results demonstrate that the EHA-DD realizes little position error by accurate flow control, and it is also beneficial to improve the service life of the pump.     

多级轴流压气机级增压特性监控及其应用

提出了多级轴流式压气机级增压特性监控方法,以判断给定工况下存在流动异常的压气机级.对某涡喷发动机试车数据进行分析,结果表明该方法能够确定发动机转速设定变化时压气机中流动状态发生异常的级.将该方法用于试验发动机放气带开关控制,得到了理想的结果.分析表明:压气机级增压特性监控在喘振边界检测、发动机瞬态过程调节、压气机级一级的流动控制中具有一定应用前景.      

电动气阀动态特性及反力因素的影响

建立了电动气阀吸动过程的数学模型并进行了动态特性的数值计算，详细分析了反力因素对电动气阀动态特性的影响。计算结果表明：该阀的衔铁在被触动后能很快地吸到最小气隙处；适当地减小压缩气的入口压力和弹簧预紧力有利于提高电动气阀的响应能力，有利于延长电动气阀的使用寿命。     

某型航空活塞发动机排气门烧蚀机理

针对某型航空活塞发动机在运行中因使用国产高铅燃油而时常发生较严重的排气门烧蚀故障的问题,通过对该型发动机上全新、使用过以及已烧蚀排气门的微观金相分析,结合该型发动机的结构设计和实际运行环境分析这种排气门烧蚀故障的发生机理,认为排气门运行温度过高导致排气门密封面上的抗腐蚀保护层被破坏掉是导致排气门烧蚀的根本原因,而高铅燃油中的铅沉积在排气门密封面上导致排气门散热不良是排气门过热的主要原因.据此提出改用低铅燃油减少铅沉积以改善排气门散热条件、降低排气门运行温度的解决方案,经实际运行测试证明排气门密封面上的抗腐蚀保护层得到了有效保护,解决了该型发动机的排气门烧蚀故障.      

滑阀先导式高压气动减压阀结冰特性

针对自主研制的高压气动比例减压阀出现的结冰问题,结合数学仿真和流场计算进行了深入分析。结冰出现在先导阀中间腔而非温度最低的主阀排气腔说明温度并非导致结冰的唯一因素。建立了减压阀的数学模型,计算得出先导阀节流口面积比与先导阀中间腔压力以及温度的关系曲线,并得出使用2级和3级气源时先导阀中间腔结露的临界面积比分别为1.70和1.22。仿真结果表明,通过减小先导阀节流口面积比可以提高先导阀中间腔温度从而减少结冰的可能性。建立了先导阀的网格模型,用Fluent计算出阀内的流场分布,压力流场分布与理论计算符合得较好;速度流场及气流流线图表明出现结冰与气流受阀内结构阻挡有关,通过合理设计流道可有效避免结冰。