一类短延时网络控制系统的建模与稳定性分析

网络控制系统由于将通讯网络引入了控制系统的闭环中,使得对其分析非常复杂。在分析网络多包传输原因的基础上,讨论了多包传输网络控制系统的建模问题。系统中传感器采用时间驱动方式,控制器和执行器采用事件驱动方式。在考虑延时小于一个采样周期情况下,建立了多包传输闭环网络控制系统模型,并分析了闭环网络控制系统的稳定性。     

多包传输网络控制系统的建模

作为系统分析和设计的基础,对网络控制系统建立合适的模型,意义尤显重要。本文对广义被控对象进行了分析,考虑了延时、系统噪声和数据包丢失的情况下,用一种统一的形式,建立了多包传输网络控制系统的模型。在系统中,传感器采用时间驱动方式,控制器和执行器采用事件驱动方式。这些模型的建立有利于网络控制系统的分析和网络控制系统控制器的设计。     

某涡扇发动机分布式控制系统设计与总线性能

针对国内某型涡扇发动机,以该机目前采用的集中式FADEC为基础,依据地域分散原则,设计了一种发动机部分分布式控制系统结构,并对发动机控制系统中的传输信号进行了合理划分;对发动机采用分布式控制进行了总线通信需求分析;选择时间触发CAN总线作为发动机分布式控制系统通信总线,并进行了通信方案设计;利用TrueTime构建了分布式控制仿真系统,研究了网络时延、掉包对发动机性能的影响.研究表明:在250kbit/s和1Mbit/s带宽下,总线利用率分别为50%和12.34%,满足通信要求;250kbit/s带宽下所设计时间触发系统的网络诱导时延为12ms,高压转子转速上升时间延迟0.02s,而网络随机掉包使发动机响应明显变慢,设计时需要加以考虑.      

导弹控制与测试中的灵敏度问题研究

通过分析导弹控制系统及引信系统,研究了影响导弹控制系统及引信灵敏度的主要因素,并建立了灵敏度模型,分析了灵敏度对导弹主要性能的影响.     

具有网络调度的航空发动机分布式控制系统协同容错控制

为解决航空发动机分布式控制系统中网络参数与控制性能之间的冲突问题,提出了一种基于线性矩阵不等式理论的网络参数与保成本容错控制器协同设计方法。建立MEF-TOD调度协议作用下状态变量和控制变量的传输特性;将采样周期和数据包容量作为未知量引入航空发动机分布式控制系统的建模过程,得到调度协议约束下的网络参数与控制系统参数联合模型;给出联合闭环系统渐进稳定且存在成本函数上界的充分条件,并给出了网络参数与控制器增益的具体求解步骤。仿真结果显示,控制器与网络参数的协同设计方法能够求解出最优采样周期和数据包容量,据此得到容错控制器能够使航空发动机分布式控制系统在发生主动丢包故障的情况下,联合闭环系统渐进稳定,且低压转子转速超调量降低了80%,参数摆动降低了66.7%,保证控制器动态性能最优。     

考虑性能退化的航空发动机故障诊断量化评估

航空发动机全生命周期内的故障诊断一直是研究的热点,为保障航空发动机在性能退化条件下故障诊断算法的可靠性,对考虑性能退化的航空发动机进行故障可诊断性量化评估有着重要的意义。本文从状态量的可测量性以及最优观测器设计两个方面对退化状态下航空发动机的滑动窗口模型进行解耦处理。从故障可检测及可隔离两个方面对故障的可诊断性进行量化评估,以巴氏距离为量化标准,将量化评估问题转换为多元分布概率距离求解问题。同时,从故障空间的角度对故障可隔离性进行定义,剥离了参考故障模式的影响,将可隔离性转化为故障空间中故障模式的固有属性,并给出航空发动机故障可检测及可隔离的判据。仿真实验证明,本文所提出的方法可以在发动机性能退化条件下对控制系统传感器、执行机构故障以及发动机气路部件故障进行可诊断性量化评估。     

航空发动机分布式控制系统时延/丢包鲁棒性分析

为了定量描述航空发动机分布式控制系统对于时延/丢包的鲁棒性，开展了分布式控制系统鲁棒性分析研究.针对能够同时刻画时延和丢包控制系统模型，以线性矩阵不等式的形式给出了稳定性判据；使用区域极点配置技术设计控制增益矩阵，并对极点位于不同区域的闭环系统进行了时延/丢包稳定裕度的求解和验证；从时延/丢包鲁棒性及动态性能的角度对闭环极点的配置区域选取进行了探讨.仿真结果证实了该稳定性判据的有效性，进一步分析结果表明:当闭环极点被配置在-4附近时，系统具有最强的时延/丢包鲁棒性.综合考虑控制系统对于时延/丢包鲁棒性和动态性能的要求，可以将闭环极点配置在圆心在-8和-4之间、半径为1的圆盘区域内.      

航空发动机分布式控制系统动态输出反馈鲁棒H∞容错控制

针对存在网络诱导时延、外部干扰的航空发动机分布式控制系统,提出了执行机构发生部分失效故障时的输出反馈容错控制方法。对航空发动机分布式控制系统中网络诱导时延以及执行器部分失效问题进行量化说明,在此基础上,采用动态输出反馈控制器建立增广闭环系统。针对所建立的增广闭环系统,对H∞性能约束下的增广闭环系统稳定性进行分析,并利用线性矩阵不等式理论设计了输出反馈H∞容错控制器。仿真结果表明,当两个执行机构输出值分别为衰减80%和50%时,控制系统在所设计的控制器作用下均方渐进稳定,且具有H∞性能指标为0.63,同样在正向偏差故障条件下也具有很好的容错能力。      

航空发动机T-S分布式系统自适应鲁棒滑模控制

为提高航空发动机非线性不确定分布式控制系统的鲁棒性,考虑参数摄动,外部干扰,随机时延的影响,采用一种基于飞行包线划分的航空发动机T-S模糊模型,进行了鲁棒自适应滑模控制方法的研究。基于鲁棒H∞理论,针对模糊规则的状态空间模型,推导了滑模运动渐进稳定的充分条件,设计具有扰动抑制性能的鲁棒滑模面;基于并行分布补偿技术,采用与T-S模型相同的模糊规则,确定全局模糊滑模控制器设计策略,在此基础上,采用自适应技术估计未知干扰上界,设计了自适应滑模控制器,并证明了系统在控制器作用下的到达性。仿真结果表明该方法能够保证系统渐进稳定,对所考虑的不确定性因素鲁棒性较好,有效削弱了抖振,对不同工作点和干扰条件具有良好的适应性。     

控制系统中随机过程的数字仿真方法

控制系统常常受到随机扰动作用，在用数字仿真方法研究随机扰动对于控制系统性能的影响时，仿真中所用的随机数发生器的随机序列的统计特性与实际控制系统的随机扰动的统计特性之间必须匹配，修正二者在方差（或功率谱密度）上的差别，连续仿真语言由于模型编排方便，系统参数，积分方法和步长易于改变，仿真运行控制录活，仿真图形结果直接显示，是完成随机过程仿真的有效工具。     

发动机加力喘振故障原因仿真分析

某型带加力涡扇发动机多次出现风扇加力喘振故障,对飞行安全和发动机寿命产生严重影响.为了分析加力喘振故障原因,首先通过发动机稳态计算模型分析了喷口控制系统稳态特性与加力喘振故障之间的关系,指出了加力工作线位置与风扇喘振的关系;其次根据基于AMESim的加力喷口控制系统模型和基于Simulink发动机分段线性化模型构建了联合仿真模型,基于联合仿真模型分析了喷口控制系统动态特性与加力喘振故障之间的关系,同时分析了喷口打开速度对于风扇喘振裕度的影响.     

Analysis and control optimization of positive pressure fluctuation in electromechanical oxygen regulator

The Electromechanical Oxygen Regulator (EMOR) is a new type of aviator oxygen equipment. Positive pressure refers to the pressure difference between the breath pressure and the ambient pressure during pressurized oxygen supply. The phenomenon of positive pressure fluctuation was believed to reduce the system performance. The current open-loop control method cannot solve this problem. In this paper, the mathematical model was established and main factors were analyzed. By combining experimental research and simulation calculation, it was determined that pressure fluctuation was caused by inlet pressure and diaphragm deformation together. With the increase of pulmonary ventilation volume, the influence of inlet pressure on fluctuation decreases gradually, while the proportion of diaphragm deformation increases rapidly. A closed-loop control strategy of Proportional Resonant with Feedforward Compensation (PRFC) was proposed to solve the problem and control parameters were obtained through co-simulation. The effectiveness of the control strategy was verified by experiments. The results show that the control strategy can enhance the anti-disturbance ability of the system and significantly reduce the pressure fluctuation range, which is beneficial to improving the overall system performance.     

武装直升机横航向解耦控制研究

应用现代控制理论中的特征结构配置法,设计了武装直升机横航向增控增稳控制系统,并通过特征向量的选型使横航向两通道实现解耦,考虑舵回路后,利用增广的模型矩阵,通过特征配置求出输出反馈控制律,进而与指令模型,机械通道传动比一起构成解耦控制的系统结构图,数字仿真结果表明,系统具有良好的解耦控制效果和闭环特性。     

机载综合热管理系统控制特性分析

以简化的机载综合热管理系统作为研究对象,对系统在不同控制模式下的变化特性进行分析,为系统控制方案的研究提供了理论依据.利用数学模型和计算机模型相结合的方法建立起一种以燃油为主要热沉,具有空气/燃油换热器、燃油/PAO(聚α烯烃)换热器等主要元器件的机载综合热管理系统整体模型,并提出一种模糊自整定的PID(比例-积分-微...     

某反舰导弹控制系统半实物仿真平台设计

介绍了半实物仿真原理和技术,将实物控制器引入闭环系统,并结合某反舰导弹控制系统的特点,进行了半实物仿真平台的设计并给出实现方法,得出半实物仿真的结果。     

设备监控系统远程控制时效性分析与对策

卫星地面站设备监控系统的控制具有时效性,主要表现在卫星地面站设备配置用时较长,时效性不高,在任务准备中占时比例大,制约了卫星系统的应用效率.针对该问题,分析了影响制约设备监控系统控制效能的相关因素,有针对性地提出了应对措施及对策,如细化设备控制脚本分类,取消命令之间的延时冗余,改善响应机制,采用并串行混合控制,预先优化宏命令解析等.经过检验,这些方法是有效可行的,有利于提高设备控制效能.     

控制增稳系统与机械操纵系统交联仿真研究

首先建立了控制增稳系统（ＣＡＳ）与机械操纵系统（ＭＣＳ）的交联耦合模型，通过对某机飞行操纵系统数学仿真与铁乌台架实测曲线比较，验证了它的正确性；然后对某机中存在的交联振荡进行了分析，通过分析发现了影响振荡的最关键的系统参量为操纵系统后段质量和ＣＡＳ控制权限；最后提出了减缓振荡的办法，找出了产生振荡的根源。     

多星多任务运控系统可靠性优化模型

多星多任务运控系统任务需求是根据实时执行的各种任务而不断变化的,因而其在不同的任务状态下系统具有不同的可靠性结构。首先,给出了系统任务阶段分解的方法;然后,利用连续马尔可夫链理论建立了基于多星多任务运控系统的可靠性模型,给出了固定费用投资下对系统进行可靠性优化设计的边际分析算法;最后,通过案例分析,验证了模型的可行性与实用性。