基于模拟电路的巡航导弹发动机综合控制器的分析与建模

建立了巡航导弹发动机控制系统模型。分析了其综合控制器功能,将其划分为加减速功能块、转速功能块、燃气温度功能块、离散指令插件、飞行前检查插件和脉宽调制器6大部分;根据特性曲线,设计了相应模块的电路实现方案。     

共直流母线开绕组的少稀土混合磁材料永磁无刷电机系统零序电流抑制策略

为提高少稀土混合磁材料永磁无刷电机的功率密度和转矩输出能力,采用了新型共直流母线开绕组的逆变器拓扑结构。该结构会在电机绕组内产生零序电流,一定程度上影响了电机的运行效率和稳定性。为此,提出了一种解耦空间矢量脉宽调制法,有效提高了电机端电压利用率。对共直流母线情况下共模电压和零序反电动势均会导致3、9次电流谐波的问题,采用了具有针对性的重复控制器对零序电流进行闭环控制,在简化控制系统结构的同时,有效地解决了共模电压和零序反电动势的影响。最后,通过试验验证了所提方法的正确性和可靠性。     

飞行/推进系统分散控制优化设计及鲁棒性分析

以一种短距起降战斗机的飞行/推进综合控制系统设计为背景,对分散控制如何保持集中控制的性能和鲁棒性的问题提出利用优化的思想设计分散控制器.首先采用遗传算法设计集中控制器,作为分散控制的性能参考,然后给出具有接口变量的分散控制器设计方法,通过分析得出影响分散控制性能的关键因素,并通过数学推导得到以频率加权矩阵为设计参数的分散控制性能表达式,将分散控制器设计转化为优化问题,采用遗传算法求解得到分散控制器.分散控制器设计中同时用到了一种改进的平衡降阶方法.通过仿真和结构奇异值分析验证了这种优化设计方法可使分散控制达到集中式控制的性能和鲁棒性.      

电容均压三相四开关变换器预测功率控制

三相四开关变换器直流侧分离电容电压不平衡,将降低其并网电能质量,缩短电解电容寿命。针对该问题,提出了一种直流侧分离电容电压均衡的模型预测功率控制策略。基于αβ两相静止坐标系分析电压矢量,建立功率预测模型。由于直流侧电容中点电压偏差值含有交流分量和直流分量,使用低通滤波器提取直流分量后计算功率补偿值,并计入给定功率,进行模型预测功率控制,实现直流侧分离电容电压均衡。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真和试验对其动、静态特性进行分析,验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

基于MotoTron平台的二冲程煤油发动机控制器开发

为实现某二冲程航空煤油发动机控制器的快速开发和策略验证,结合MotoTron快速控制原型开发平台丰富的软硬件资源,依据空气辅助缸内直喷与双火花塞点火的系统设计需求,开发了一套利用8缸机程序控制4缸机的发动机控制器。分析了基于快速控制原型软件架构的控制软件设计方法,利用开发软件MotoHawk配置底层程序和搭建发动机控制系统,并结合Matlab/Simulink建立上层控制策略,实现了完整的控制系统开发。在台架上进行了冷起动测试,发动机起动后转速较平稳,点火提前角、喷油提前角和喷油脉宽的调节过程符合控制策略设计,空燃比控制稳定,空燃比误差在10%以内。发动机顺利过渡到正常工况,验证了冷起动控制策略的可行性,实现了控制器的基本功能,控制器设计满足要求。     

基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计

针对高性能伺服控制器对复杂的控制算法以及较小延时的需求,研究了一种基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计方法。FPGA完成电流环、坐标变换、空间脉宽矢量调制、电流位置读取,DSP则负责速度环、位置环和上位机通信,使系统既能实现复杂的控制算法,又能将延时控制到最小,从而保证控制器的最佳性能。此外,详细介绍了两者之间的通信方式以及三环控制器设计。试验数据结果表明,伺服控制器速度环带宽能达到100 Hz,额定转速下稳速精度在1 r/min以内,定位精度能达到0.02°,证实了该控制器结构的实效性。     

旋转导弹电动舵机控制器超前补偿方法

针对旋转导弹控制系统交联耦合问题,采用执行机构控制器前置动态补偿环节,指令端附加稳态解耦补偿矩阵的方法,削弱了由于执行机构延迟造成的通道间控制耦合。通过对舵机控制系统仿真建模及实验验证,计算出不同转速相角延迟情况,为动态补偿提供依据。基于工程需求,结合实际弹体气动参数解算不同旋转速度下交联耦合角度,在舵系统前端加入动态超前环节,为设计解耦控制器提供依据,并验证可行性。     

离散RCS的PWPF调制方式改进及混合控制逻辑设计

可重复使用飞行器(RLV)再入控制常涉及离散的反推力控制系统(RCS)和连续的气动舵面的混合控制,其中避免离散RCS出现极限环振荡和混合控制的逻辑是设计的关键问题。为此,对应用脉宽脉频(PWPF)调制的离散RCS进行极限环振荡行为的离散描述函数法预测,推导极限环出现条件,设计了一种前置非对称死区环节规避极限环而不损失性能,在此基础上提出便于工程应用的RCS与气动舵面混合控制逻辑。通过对典型飞行器的控制仿真验证表明,改进的离散RCS的PWPF调制方式及设计的混合控制逻辑能够获得良好的控制效果,满足控制要求。     

带执行机构的航空发动机控制系统设计仿真

为探讨执行机构对航空发动机控制系统设计的影响，采用多变量H∞控制器设计方法进行了某型航空发动机中间状态控制系统的设计，利用数字仿真平台进行了有无执行机构时控制系统的对比仿真。结果表明，执行机构的加入能帮助控制器对控制量能量进行约束，同时，在控制量增大的方向上，控制系统具有很大的鲁棒稳定和鲁棒性能范围。     

变频交流发电系统双定子绕组异步发电机低载波比控制

随着多电全电飞机的发展,变频交流(VFAC)电源发电系统已广泛应用于大型民用飞机之中。VFAC系统的主发电机具有功率大、基波频率高的特点,而大功率器件的开关频率通常不高于5kHz,因此,如何在有限载波比下保证输出电压波形质量及动态性能成为了研究的重点。基于双定子绕组异步电机(DWIG)VFAC发电系统,利用特定次谐波消除脉宽调制法(SHEPWM),针对不同的基波频率段选择不同的载波比,在保证波形质量的同时做到开关频率最低。针对SHEPWM无法实时控制的问题,采用磁链追踪控制(FTTC)对SHEPWM调制进行了改进,保证了系统动态性能,仿真和实验验证了方法的正确和有效性。低载波比控制方法不仅可以应用于变频交流发电系统,而且同样适用于中频变换器等场合。     

脉冲调速系统

本成果为直流脉宽调速器，以功率晶体管为开关元件，以直流脉宽调制方式组成的变流装置。主要用于数控机床、工业机器人及自动生产线，也可用于专业一体化设备及武器系统，是一个高性能国产化的伺服驱动系统。已用于螺纹磨床、卧式镗床等精密加工设备。可作各种仿型机床伺服系统的驱动电源。具有较宽的通频带，     

模块化多电平换流器的环流抑制方法研究

模块化多电平换流器(MMC)在中高压直流输电中得到了广泛的研究和应用。其内部环流的存在是MMC的一种重要现象。在MMC的拓扑结构及其内部环流产生机理的基础上,利用二倍频负序旋转坐标变换,把换流器内部的三相环流分解为两个直流分量,并提出了相应的环流抑制方法。仿真结果证明,利用坐标变换提出的环流抑制控制器可以有效地消除桥臂电流中的环流分量,减小桥臂电流的畸变程度,同时不会对MMC外部输出的交流电压和电流产生负面影响。     

飞船返回舱再入阶段高超声速六分量测力试验研究

介绍了在气动中心超高速所激波风洞中进行的飞船返回舱再入阶段高超声速六分量测力试验研究以及马赫数、雷诺数变化对返回舱外形纵向三分量气动特性的影响研究。在试验方案和天平设计中提出和采用了“5 l”方案，即五分量主天平和单分量滚转力矩天平实现六分量测量，模型分段连接使大轴向力对小滚转力矩测量的干扰降至最低。为考核该方案的可行性，还进行了一系列验证性试验，如对比性试验和缝隙影响试验，试验研究结果表明：采用该方案是可行的，成功地测量出了返回舱模型上的小滚转力矩。     

基于空间矢量控制的坦克炮塔系统伺服驱动器设计

空间矢量脉宽调制(SVPWM)在运动控制领域已广泛应用,本文研究了基于空间矢量控制原理的坦克炮塔控制系统(简称“炮控系统”).空间矢量控制方式的实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度和磁场两个分量进行独立控制.此设计是通过空间矢量脉宽调制方法控制永磁同步电机,提出了炮控系统的组成以及系统的硬件设计和软件框图,在实际的应用中提高了炮塔的响应时间及稳定性,取得了良好的应用效果.     

控制系统延迟对轴扭振的影响

控制系统中的轴扭振会引起系统控制量的振荡,加大机械传动装置磨损,甚至会导致传动轴断裂。在工业应用中,多采用陷波滤波器抑制轴扭振,而陷波频率的选取通常未考虑控制系统延迟因素。基于电机角速度增量、轴转矩增量和电机电磁转矩增量的相位图,分析了控制系统延迟对轴扭振频率的影响。仿真结果对分析结论给予了验证。     

双轴旋转调制光纤惯导系统运动隔离控制实现

框架旋转控制的稳定性、快速性、准确性是捷联式双轴旋转调制惯导系统发挥精度潜力的重要保障条件.针对这一需求,搭建了双轴旋转控制系统,选用了直流力矩电机结合旋转变压器的硬件结构,设计了基于DSP的高速控制线路板作为控制器,完成了信号流程的构建,并设计相应PI控制算法,实现了光纤陀螺惯导系统隔离载体运动的旋转控制功能.实验结果表明,IMU姿态隔离效率达99％以上,框架旋转控制性能良好,能够满足系统隔离载体运动的需求.     

大攻角多分量强迫振动实验技术

北京大学低速风洞新研制的大攻角强迫振动实验设备可迫使模型绕其体轴做单自由度俯仰、偏航，或滚转振动，由六分量应变天平感受气动反作用和力矩，测量仪器按相关滤波原理将它争解为同相分量和正交分量。仪器具有很高的分辨度和精度，能测出组合形式的全部１８个同相导数和１８个正交导数。该设备具有很大的攻角范围和测滑角范围，并具有足够大的振动频率和振幅范围，实验风速可从２０米／秒至５０米／秒。强迫振动风洞实验的全过程     

中继卫星H∞姿态稳定控制研究

 主要研究中继卫星H_∞回路成形姿态稳定控制问题。中继卫星具有弱阻尼的柔性模态频率和晃动模态频率,并且模态频率具有不确定性,同时系统增益也存在有较大的变化。首先利用拉格朗日方程建立了该卫星的动力学方程,描述了系统存在的结构不确定性,然后设计了H_∞回路成形控制器。在设计过程中,首先提出了控制系统所需要满足的鲁棒稳定性和鲁棒性能指标;随后利用H_∞回路成形理论设计了卫星的姿态稳定控制器,利用ν间隔度量方法对所设计的控制器进行了降阶处理,并且对所设计的控制器进行了鲁棒稳定性和鲁棒性能分析;最后通过数学仿真证明了所设计的控制器的有效性。     

不同目标函数参数优化的FOPI直流调速控制

为了提高直流调速系统性能,将直流调速系统速度控制器设计为分数阶PI(FOPI),并与整数阶PI控制特性进行比较。在确定FOPI/PI控制器参数时,根据不同目标函数用粒子群算法对控制器参数进行了优化,并分析了不同目标函数所确定的控制器参数对调速系统性能的影响。仿真表明:FOPI有较好的控制性能。在设计控制器参数时,可根据性能要求选用不同的目标函数优化设计控制器参数。     

控制系统中影响自振的因素

在一些控制系统中，由于多种非线性因素的存在，使系统存在有害的自振，通过设计调整校正网络，使系统获得稳定的自振频率，系统经优化设计之后成为自激振荡线性化系统。本文着重分析了影响自振频率的主要因素供设计人员参考，以便在设计系统时有目的的采取对应措施，获得稳定有效的自振频率。