气动执行器与电动执行器的运行能耗分析

分析了气动执行器和电动执行器能量消耗过程,建立了气动执行器运行能耗计算模型,搭建了气动执行器和电动执行器的运行能耗实验系统.通过实验数据分析,得出两种执行器运行能耗的结论:①在长时间保持负载或作动不频繁的工况下,气动执行器比电动执行器更节能,在频繁作动的工况下,电动执行器比气动执行器更节能;②在各种工况下,气动执行器的运行功率波动不大,电动执行器的运行功率波动较大.     

基于Simapro的气动与电动执行器生命周期评价

在机械性能和工况相近的情况下,对3组气动执行器和电动执行器进行生命周期评价(LCA,Life Cycle Assessment),分析了气动和电动执行器的环境影响评价主要因素,确定了两种执行器的LCA研究范围、系统边界和时间边界,归纳了两种执行器制造过程的主要工艺和零部件的工艺特征,最后在Simapro 7.1中进行了两种执行器的评价框架建立和数据录入,根据Eco-indicator 99进行了两种执行器LCA对比分析.结果表明,执行器对资源的环境影响约占环境影响综合值的50%;机械性能和工况相近的气动和电动执行器,电动执行器的环境影响比气动执行器大.     

基于最小二乘法的执行器系统机械属性评价

分析了机械属性评价方法的优缺点,给出了气动执行器和电动执行器系统机械属性的主要评价因素,并列出了执行器系统评价因素数据获取的3个途径,提出了一种基于最小二乘法的执行器系统组合权重机械属性评价方法.首先运用信息熵理论和层次分析法（AHP,Analytic Hierarchy Process）理论,分别得到两种执行器系统的机械属性权重,然后运用最小二乘法求得执行器系统的组合权重,计算出执行器系统综合评价值,选出最优方案,最后运用具体实例进行了评价方法验证.结果表明,以特定工况下的气动和电动执行器系统为例,运用组合权重机械属性评价方法,得出气动执行器系统比电动执行器系统机械属性更好,符合现场工况;执行器系统的组合权重机械属性评价结果的标准偏差比信息熵和层次分析-模糊综合评价（AHP-FCE,AHP-Fuzzy Comprehensive Evaluation）的都小.     

基于本体的仿真系统全生命周期管理

建模与仿真(M&S)作为一门新兴的综合性技术,已成为继理论分析和实验实践之后第3种认识和改造客观世界的方法.首先针对M&S的需求,提出了仿真系统全生命周期管理(SSLM)的概念,进而指出SSLM作为仿真系统支撑环境的一项关键技术,能对仿真系统全生命周期中的过程和信息进行全面管理,实现目前产品全生命周期管理(PLM)尚未实现的功能.建立了基于本体的面向全生命周期三维模型,提出了基于本体论的SSLM内容管理方法,定义了面向SSLM的本体,它包括基本本体、领域本体和应用本体.在此基础上,用SSLM本体定义中的谓词构成查询语句,实现了基于语义的模型查询.      

中国CNG/汽油两用燃料汽车全生命周期评价

基于GaBi软件建立了压缩天然气（CNG）/汽油两用燃料汽车全生命周期评价模型,利用该模型分析了两用燃料汽车从原材料获取到报废回收各阶段的能耗和排放,以及全生命周期能耗和排放对CNG-汽油使用里程比、整车总使用里程和电力结构的敏感性。研究结果表明:全生命周期内,使用阶段能耗和污染物排放最多,占全生命周期的50%以上;主要污染物为CO、NO_x和SO₂等;CNG/汽油两用燃料汽车在成本较低的情况下可有效降低环境影响,但发展CNG专用汽车则对节能减排更为有利;实施报废汽车回收利用、增大CNG使用里程比、提高利用可再生能源发电的比例可有效降低全生命周期的能耗和排放。      

专用计量测试设备信息化管理模式研究

分析了当前企业专用计量测试设备管理模式中存在的问题。阐述了专用计量测试设备全生命周期管理模式的优越性,指出实行专用计量测试设备全生命周期管理是解决现存问题,进一步提升设备管理水平的一种有效途径。并提出一种以微软的应用技术开发平台（ASP.NET）框架下的浏览器/服务器（B/S）结构的信息系统用于实现专用计量测试设备全生命周期管理。     

非线性系统多故障诊断方法

给出了非线性系统的一种基于模糊奇偶方程的多故障诊断方法.解决了非线性系统中同时出现多种故障时的故障检测与识别问题.首先构造线性系统的全解耦奇偶方程,再应用T-S模型融合非线性系统各个工作点处的线性模型的全解耦奇偶方程得到模糊奇偶方程.模糊奇偶方程产生的残差仅对一个执行器故障敏感、对一个传感器不敏感,而对其他执行器不敏感、对其他传感器敏感.将传感器和执行器故障模型表示成偏差的形式,根据残差信息可以估计出故障的模型参数.给出了应用递推最小二乘方法对各故障模型的参数进行估计的方法.给出了铁路牵引控制系统的感应电机仿真实例.结果表明,新方法能够对传感器故障和执行器故障同时存在的多故障进行诊断.     

氨气制冷系统能效状态评价方法

针对氨气制冷系统当前的系统能效评价研究现状,提出了一种二维能效评价矩阵模型,在此基础上,结合当前常用的层次-模糊评价和信息熵评价方法的优缺点,提出了组合权重的评价方法.该方法运用最小二乘法确定联合使用层次分析和信息熵后的组合权重.通过实例对比验证,该方法具有更高的准确性,与系统的实际能效比变化趋势更一致,线性度高.该方法可实现系统的能效状态及时判断,通过调整参数可实现系统的运行更优化,减少无谓能耗.     

面向产品生命周期的质量数据模型

在对产品生命周期和产品进化链质量保证过程分析的基础上,提出了一种面向产品生命周期和产品进化链的多层次质量数据模型.该模型以融合产品结构模型和产品进化模型的广义物料清单作为单一数据辐射源,通过产品进化模型完整表达产品的改进过程,实现了产品进化生命周期内的质量数据的集成.在产品生命周期内将广义物料清单的多视图按产品生命周期质量管理过程实例化,并以此作为质量数据载体.围绕质量数据载体阶段性的质量管理过程组织产品实现过程中质量业务活动,以质量业务活动为基础,完成具体的质量数据对象的操作与关联,通过"载体—过程—活动—业务对象—物理数据"的关联实现了产品生命周期质量数据的集成.      

需求产品成本分析方法

确定需求产品的成本,有利于产品的市场定位,鼓励设计者进行面向成本的设计.研究了如何在产品的需求设计阶段估算其成本,提出了基于需求成本特征的需求产品成本分析方法.这种方法考虑了产品全生命周期的所有成本,通过需求成本特征分解结构,能方便的对产品成本范畴进行扩展,实现成本组件的重用.采用该方法可以辅助企业进行决策分析,以在激烈的市场竞争中取得优势.     

单向电永磁作动器结构优化与动态特性分析

针对电磁作动器的使用要求,设计出一种具有能耗低、吸力大及响应快等特点的新型单向电永磁作动器。结合有限元仿真软件,利用有限元法研究作动器的结构参数如铁芯齿形结构、平面结构、无永磁结构、铁芯的倾斜角度及衔铁位移（气隙厚度）等因素对作动器电磁吸力和响应速度的影响。结果表明,电磁吸力随着作动衔铁位移的增加而大幅度减小;倾角结构的铁芯设计能使作动器性能达到最佳,且铁芯的倾斜角度为50°时,电磁吸力有最大值3071N。     

电液复合调节作动器的精确线性化建模与控制

针对经典泵控电液作动器固有频率低的问题,对原系统增加了一个新设计的总压力控制阀,它可保证作动筒两个工作腔的压力之和始终为一常数并使两腔压力可控,从而使泵控系统达到和阀控系统相当的固有频率.这种改进型作动器称为EHCA(Electro-Hydraulic Compound regulating integrated Actuator).针对存在的相乘非线性控制问题,通过分析EHCA和总压力控制阀的工作原理,设计了基于精确线性化方法的滑模控制器,并分析了电机转速和变量泵排量在不同工况下的控制量大小配合问题.分析和仿真证明,该设计思想是有效实现高效率、节能和快响应的电液组合作动器方案.     

旅客机环境控制系统方案分析

介绍了波音公司和空中客车公司环境控制系统的发展现状,提出了一种使用R134a工质的变频蒸发式制冷的环境控制系统,应用起飞总质量法进行了代偿损失分析,对给定飞行剖面上的能量消耗进行了计算及定性分析,并以燃油消耗为指标对新系统的能耗特性与采用空气制冷的环境控制系统进行了比较.新系统有效降低了燃油消耗(仅21.93kg/min,约是传统系统的40%),提高了飞行的经济性。系统的低噪音、灵活调节和无污染供气,能够提高座舱的健康、舒适度.     

多向气动驱动器软体仿生舌弯曲状态的研究

以软体仿生舌为研究对象,针对多向驱动器的变形机理,开展了面向软体仿生舌的单/多向驱动器的弯曲特性研究。首先,设计了气动驱动软体仿生舌,其在单/多向驱动器的作用下可实现吐舌、翻舌、卷舌以及斜翻舌等动作;其次,为进一步研究驱动器的变形机理,开展了针对单/多向驱动器的结构及变形工作原理的研究;然后,基于Yeoh模型应变能密度函数,结合力平衡方程,建立了驱动压强和驱动器弯曲变形后曲率半径的非线性数学模型;最后,为验证理论模型的正确性,开展了软体仿生舌的仿真研究及相关实验验证,结果证明了理论模型的正确性。上述研究为其他基于气动驱动的软体结构变形机理的研究提供了理论基础。      

非相似余度作动系统设计及工作模式分析

非相似余度配置方式可省去中央液压源并有效克服共性故障,成为多电飞机的发展趋势.利用机械特性匹配的方法对变转速电动静液作动器和直驱式机电作动器组成的非相似余度系统进行总体设计.考虑舵面空气负载和连接刚度建立总体数学模型,对3种典型工作模式进行理论分析和仿真对比,再现带载情况下这3种工作模式的切换瞬态.同时提出电机电流内环零值控制的无载工作模式,控制器结构简单并且切换可靠迅速.分析结果对非相似作动系统的设计、工作模式和故障切换方法提供了理论依据.     

气动舵机高压反向直动式减压阀的设计及特性

气动舵机在防空导弹的飞行姿态控制系统中是关键部件,直接影响导弹的飞行稳定性及姿态控制能力。弹载高压气体经过减压为气动舵机提供动力,可以减小气源系统所占的空间且尽可能多地携带气体以利于提高导弹射程。针对某型号导弹,设计了一种具有锥形阀瓣的高压反向非平衡直动式减压阀,建立了该类减压阀热力学及静力分析的数学模型,并在此基础上开发了其设计校核软件。建立了基于AMESim软件的稳态及非稳态进口压力下的仿真模型,对其压力、流量特性及阀芯位移特性进行了模拟分析。结果表明:该减压阀在设计参数下具有较好的压力及流量特性,且理论计算结果与仿真分析结果吻合较好。      

基于误差空间的航天器姿态反步容错控制

提出了一种基于误差空间的航天器姿态反步容错控制方法,以反作用飞轮作为航天器的执行器,在考虑反作用飞轮存在安装偏差及故障的情况下,仍可保证航天器姿态的稳定性。首先,基于Lyapunov稳定性原理,根据系统机械能变化构造了具有普遍性的Lyapunov方程。通过反步递推方法,得到了适用于航天器存在执行器偏差及故障情况的普遍性的容错控制方法;然后,通过误差空间拓扑所得的误差函数描述了势能误差。从几何层面上看,这是描述势能误差的最短路径选择,从而得到了基于误差空间的反步容错控制方法。因此,在对航天器进行姿态控制时,该方法可以迅速调整增益,使得系统姿态误差迅速收敛至零,从而有效减少系统响应时间;最终,通过对考虑执行器偏差及故障情况的航天器姿态控制系统使用不同的控制方法进行数值仿真,验证了该方法能够在执行器故障情况下依然保持系统姿态的稳定,且具备良好的响应速度。     

大功率狭缝式活塞激励器流场测量与分析

研制了一种大功率活塞射流激励器,出口瞬时速度峰值可达0.3Hz,通过对活塞激励器射流流场测量,得到激励器出口流场速度、涡量分布,分析得到激励器合成射流流动结构与特征,通过采用活塞激励器控制同轴射流掺混,实验结果证明此种活塞激励器可以用于相对较高的速度流场的主动流动控制.利用提出的设计方法设计合成射流激励器可以在激励器出口形成稳定的对涡结构,采用一定的激励频率即可对喷管气流掺混进行有效控制.研究表明,合成射流激励器作为主动流动的执行机构,在航空动力排气系统具有潜在的重要价值.