定桨距风力发电机在桨叶深失速区运行研究

定桨距风力发电机结构简单、成本较低,在恒速运行时主要依靠失速性能来调节输出功率.为了进一步提高该型风力发电机的输出功率,需要研究其在叶片深失速区内变速运行,实现在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而具有与变桨距变速风力发电机相媲美的功率特性.本文采用鲁棒PID控制器设计转速控制系统,其动态响应特性符合设计要求.实验结果表明,定桨距变速风力发电机能够在设计风速范围内稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制.     

风力发动机的气动力设计

本文对风力发动机的工作原理作了必要的阐述,并提供了一种翼式风力发动机的气动力设计的具体方法,内容包括四个组成部分。 (一)风力发动机的类型 (二)风力发动机的基本理论 (三)翼式风力发动机的工作原理 (四)风轮设计     

歼击机的鲁棒反馈控制器设计

本文应用时域多变量鲁棒控制方法设计歼击机的飞行控制系统。设计出的鲁棒控制器具有固定的设计参数和增益。在模型误差、参数波动和歼击机气动特性显著变化的情况下,可以保证飞行稳定并有良好的动态响应。     

MW级风力发电机水冷系统的优化设计

随着风力发电机发电功率由kW级向MW级方向发展,如何有效解决风力发电机的散热问题,已成为发展风力发电技术的关键之一.本文以某1.5 MW风力发电机为倒,首先根据发电机正常工作的环境条件和技术要求,进行了风力发电机冷却系统设计,在此基础上,编制了Matlab计算软件,对冷却系统设计流程进行了优化,考察了风速、翅片组合等参数的相互影响和作用机理,对国产自主研发大功率风力发电机具有一定的参考价值.     

风力机翼型动态测压试验技术研究

结合国家高技术研究发展计划课题“风力机先进翼型族的设计与试验研究”,针对动态试验设备研制、数据采集和处理方法,在西北工业大学1.6m×3.0m低速翼型风洞(NF-3风洞)开展了风力机翼型动态测压试验技术的研究.采用S809风力机翼型模型,在雷诺数0.75×106和1.4×106、迎角-2°~+18°条件下,通过改变模型3个平均迎角、3个振荡频率和2个振幅角等状态,进行了动态测压试验,并与静态测压及国外试验结果进行了对比.结果表明:NF-3风洞研制的试验设备,采用的数据采集和处理方法能够应用于风力机翼型的动态测压试验,并可推广应用于其他的翼型动态测压试验研究.     

以风轮气动性能为目标的风力机翼型优化设计

提出了一种优化风力机翼型气动特性的设计方法。在现有风力机翼型的基础上,通过改变其最大厚度位置至后缘部分的外形进行优化计算。采用N-S方程计算翼型的流场及气动特性,以提高风力机切向力同时减小其法向力为目的,用二维线性插值的方法进行多目标优化。以DU 93W 210翼型为例,针对风力机翼型气动性能本身的矛盾性,根据实际需求提出几种方案加以优化。结果表明,在不同的性能需求下,本文所提出的设计方法能取得较好的效果。     

我院1985年获部、省以上奖励的科技成果

项目名称发奖单位{奖励等级备注序号带有红外源和雷达波反射器的高空伞靶国家科委暨塑璧兰到靶五I型大型靶机和无人驾驶取样机国家科委国家级科技进步一等奖航空气动力手册面元万丽丽下万一一-FDI.4一50WYC型风力发电机组高灵敏度液位传感器和差压式比重计完成单位及 主要人员南京航空学院南京航空学院吕庆风、姚开棣谢开基、王略罗锋等空气动力学系黄明洛等空气动力学系 汤瑞源等国家科委国家级科技进步二等奖与620所、89950部队、北航、西工大等单位共同完成。国家科委国家级科技进步二等奖室三妮部部级科技进步二等奖188(续表)项目名…     

一类基于神经网络的非线性时延系统的稳定性分析和控制

针对一类有参数摄动和时延的非线性不确定性系统．提出了一种稳定性分析方法。控制方案将鲁棒控制和神经网络控制结合起来．首先由线性矩阵不等式(LMI)设计了参考模型即系统线性部分的鲁棒控制器,然后用神经网络来消除系统建模不确定非线性部分。稳定性分析中综合了参数摄动、时延和神经网络权值．合理地选择Lyapunov函数证明了误差闭环系统的稳定性．     

Delta算子系统极点有圆形区域约束的鲁棒控制

研究Delta算子描述的不确定线性系统闭环极点有圆形区域约束的鲁棒控制,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,对Delta算子不确定系统进行状态反馈设计,导出满足闭环极点圆形区域约束的状态反馈控制律存在的充分条件,用一个线性矩阵不等式的可行解给出了状态反馈控制律的参数化表示．具体算例说明了试方法的有效性．     

基于神经网络的一类非线性关联大系统鲁棒滑模分散控制

针对一类具有未知界扰动和子系统部分已知的非线性大系统,结合神经网络逼近方法、滑模控制研究了一种新的分散鲁棒自适应控制方法。所设计的分散控制器分为两部分,一是等效控制器,二是滑模控制器。滑模控制器用来减小系统的跟踪误差,起鲁棒控制作用。文中用神经网络逼近非线性未知函数,将网络权值误差引入到网络权值的自适应律中用以改善系统的动态性能。仿真算例证明了所设计的鲁棒分散控制器是有效的。     

一种考虑直升机状态矩阵摄动的 改进LMI设计方法

基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)的鲁棒控制方法在直升机飞控系统设计中得到了广泛的应用,现有方法在设计中仅考虑了阵风和噪声等外界干扰引起的控制对象模型不确定性,未考虑直升机飞行状态变化引起的状态矩阵摄动。本文发展了一种能够同时考虑直升机外界扰动和状态矩阵摄动的改进LMI方法,并基于Z-11直升机,针对姿态指令姿态保持(Attitude command attitude hold,ACAH)响应类型进行设计。最后在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证。结果表明基于本文设计方法得到的控制律具有较高的控制精度,同时具有增强的鲁棒性。     

航空发动机的降低ZP／LTR控制

研究了航空发动机的多变量鲁棒控制，提出了代价设计对象模型的构造方法。该模型是通过对被控对象的发动机执行机构进行特定输出反馈而得到的，它与被控对象模型阶次相同，明显低于目前常用的增广设计方法设计对象模型的阶次。基于低阶设计对象模型，作者以前研究的ZP／LTR设计方法转化为低价ZP／LTR设计方法，应用该方法使设计控制器的阶次明显降低，从而更易实现。通过对某型涡扇发动机的仿真研究验证了低阶ZP／LTR设计方法的有效性。     

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅳ)--主动结构和智能结构

本文是系列讲座文章的第四篇,介绍了主动结构和智能结构的基本概念,以及目前的研究现状.讨论了线性主动结构的基本概念,给出了模态及其基本属性;重点介绍了有限元的建模方法;考虑建模的不确定性,讨论了不确定性的表示方法及振动鲁棒控制问题;针对航天结构的复杂性,给出了优化问题的一般提法,介绍了遗传算法和模拟退火算法两种优化算法.最后引用了两个桁架结构的实例,说明主动结构或智能结构的有关问题.     

基于非确定性的翼型鲁棒反设计方法

实际的翼型是在一个非确定性的状态范围内工作的,为此应用鲁棒控制理论建立了翼型的鲁棒气动反设计方法及数值求解过程,基本的优化器为基于伴随方程的位流优化方法。对守恒型位流方程应用高效AF 2格式求解,对非守恒型的伴随方程采用了旋转差分和高效AF 3格式,提高了梯度计算的精度和效率。优化算例表明:本文方法所得到的翼型在一个较宽的工作状态范围内都具有良好的性能。     

风力机翼型动态失速的POD模型降阶方法

利用本征正交分解(Proper orthogonal decomposition,POD)原理设计了一种针对风力机翼型动态失速的时变过程的辨识方法。首先对周期俯仰运动的风力机翼型流场的动态失速过程进行数值模拟,然后用上述方法进行了有效的辨识并从中提取了关于动态失速过程的主要模态信息。在给定的误差阈值下,分别针对浅失速和深失速的情况,将该降阶模型的辨识结果与数值计算原始结果进行了对比并对误差进行了相应的分析。结果表明,该降阶模型方法能够以明显降低的计算量精确辨识翼型的浅失速情况;对深失速的辨识会由于湍流模型的精度影响有所降低。     

运输机超低空空投重物动力学分析与Ｈ∞鲁棒控制设计

运输机超低空空投重型货物是一个对控制精度要求较高的复杂技术过程。本文针对飞机-货物间约束力的理想特性,采用拉格朗日分析力学的第二类方程,建立了机-货两体系统的耦合动力学方程,比起牛顿矢量力学方法,受力分析和建模过程简洁方便。在定义飞机及货物状态变量的基础上,将上述方程组转化为状态空间描述。为了有效抵抗货物移动对运输机姿态的影响,基于现代鲁棒控制理论,设计了状态反馈H∞最优控制律。最后,对空投过程进行了无控和闭环控制两种条件下的数值仿真对比。结果显示,本文设计的H∞最优控制能有效抑制货物移动对运输机姿态的影响,改善了飞行品质,且控制量在工程允许的范围内,该控制律是有效的。     

风力机叶片优化设计目标

研究了变桨型风力机叶片的气动性能计算、叶片设计载荷评估、叶片结构设计、风力机组成本评估及风电场运营模型,并将这些模块进行了整合,得到了度电成本的计算方法,同时提出了风场运营收益最大这一叶片设计目标。基于有针对性的叶片参数化描述,采用自适应模拟退火算法,分别以不同的目标优化设计了1.5MW变桨型的叶片。分析比较了度电成本及风场收益两个指标在平衡发电量和成本上的区别,认为在可以确定上网电价的情况下,以风场收益最大为目标设计叶片能为风电运营商带来更多的收益。     

X探针旋转法测量风力灭火流场的实验研究

用二维恒温风速仪及Ｘ探针旋转法对风力灭火机出口三维撞击射流流场进行了实验，完成了渐缩圆形喷口射流以不同角度撞击到板上的三维流场的速度、湍流度及雷诺应力测试，经过适当的数据处理和结果分析，得出风力灭火机宜取２０℃以下喷射角为佳。     

多时滞区间矩阵系统的H∞鲁棒控制

研究了系统矩阵、时滞矩阵和输入矩阵均含有不确定性的多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制问题。文中首先针对时滞系统ｘ（ｔ）＝ Ａｘ（ｔ）＋ Δ Ａｘ （ｔ－ τ）在 Ａ 稳定条件下，运用根轨迹法，导出时滞系统稳定的条件；接着运用该条件及 Ｈ∞控制方法和实对称矩阵集合最小上界定理，设计了多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制器。该设计方法把确定多个矩阵不等式共同解的复杂问题简化为求解单子代数 Ｒｉｃｃａｔｉ矩阵方程，所得多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞控制律，对于所有允许的不确定性，可使闭环系统稳定，且使系统从扰动输入到控制输出的传递函数具有 Ｈ∞范数界。文中算例表明了该方法的有效性。     

基于数据的多源干扰SGCMG框架伺服系统鲁棒控制反馈再学习算法（英文）

单框架控制力矩陀螺(Single gimbal control moment gyroscope,SGCMG)具有高精度、快速响应的特点,是航天领域高精度对接、快速机动导航和制导系统的重要姿态控制系统。本文考虑多源干扰的影响,设计了一种基于数据的反馈再学习(Feedback relearning,FR)算法,用于SGCMG框架伺服系统的鲁棒控制。基于自适应动态规划和最小二乘原理,通过采集SGCMG系统的在线运行数据,采用FR算法得到伺服控制策略。这是一种无模型学习策略,无须事先了解SGCMG模型。进而,基于强化学习机制将伺服控制策略与SGCMG系统动态相互作用,可以实现伺服控制策略对多源干扰的自适应评估和改进。同时,设计了一种基于经验回放的数据重分配方法,降低了数据相关性,提高了算法稳定性和数据利用率。最后,在SGCMG仿真模型上与其他方法进行了比较,验证了所提出的伺服控制策略的有效性。