0.6米暂冲式跨超声速风洞流场控制系统设计

针对0.6米暂冲式跨超声速风洞结构组成复杂、系统控制精度要求高、运行方式多样和运行安全要求严格的特点，分析了流场控制系统的硬件结构，开展了基于NI LabVIEW开发平台的风洞流场控制软件设计研究工作。重点介绍了控制系统组成、软件的结构和功能设计、信号采集与处理、控制策略和安全策略等内容。应用结果表明：该系统具有调节快、精度高、稳定性好、安全可靠的特点，成功实现了暂冲式跨超声速风洞复杂流程控制系统的应用软件开发。     

定向战斗部随动系统新型模糊-PID复合控制

针对随动定向战斗部随动系统工作中存在的非线性与随机干扰问题,普通的PID控制器和模糊控制器不能满足快速性与适应性的要求,基于模糊自整定PID参数控制器与模糊-PID切换控制器,提出了一种新型模糊-PID复合控制算法,控制前段利用模糊控制加快控制速度,后段利用模糊逻辑整定PID参数提高精度与自适应能力;仿真结果表明,采用这种新型模糊-PID复合控制算法能够保持跟踪精度,减少调节时间,加快系统跟踪速度,减小切换冲击,提高抗干扰能力。     

增量PID算法在某风洞压力控制中的应用改进

本文介绍了风洞高度模拟控制系统的构成和控制原理,根据控制特点选取了增量PID控制算法控制补气调节阀开度,针对直接采用增量PID控制算法对风洞总压控制效果不太理想的问题,分析了影响控制效果的原因,提出了采用超前调节的解决措施,并进行了系统调试。调试结果表明：总压控制精度和稳定过渡时间都有明显改善,为风洞总压控制的改进提供了方法。也为类似大惯性、大滞后特性系统的精确、稳定控制提供了参考。     

基于切换参数PI控制器的运动控制系统设计与实现

运动控制系统已被普遍应用于各个方面,其关键技术即要解决控制的精准度与快速性。大多数的运动控制系统,都是运用PID+速度/加速度前馈来实现,同时利用遗传算法或神经网络算法进行PID的参数整定;为了使控制更为精准,减少运动过程中的震荡,运动控制过程中考虑进行P/PI条件切换,在Matlab/Simulink环境下,利用回调函数,同时加入滤波器进行平滑处理,构建了速度控制模块、伺服电机仿真模块,分别对遗传算法整定的PI参数和条件切换的PI参数控制进行比较,实验证明带P/PI参数切换的运动控制系统会获得更快速准确的运动结果,同时该仿真模型的建立为运动控制系统的设计和调试也提供了比较方便的思路和方法。     

基于GA的主汽温系统内模控制研究

主汽温控制系统是典型的大迟延、大惯性、时变控制系统,一直以来都是火电厂自动控制的难点。为此将内模控制引入主汽温控制系统,并提出采用遗传算法对滤波器参数优化整定,该方法简单易行,相较于传统PID参数整定方法具有一定的优越性。并对内模控制为主控制器的IMC-PI控制系统进行SIMULINK仿真,与PID-PI控制系统进行对比,仿真结果表明IMC-PID控制系统相比于传统PID-P串级控制系统过渡时间短、超调量小、鲁棒性好等特点。其控制效果好于常规串级 PID 控制系统,适用于大迟延、大惯性过程的控制,并且易于在工业上实现。     

基于自适应遗传算法的改进PID参数优化

PID控制的控制性能取决于PID参数的设置,针对传统PID参数整定和优化过程中存在的问题进行了PID控制改进,提出了自适应遗传算法整定和优化PID参数的方法。改进PID控制将系统的综合性能控制区分为不同目标的局部性能控制,采用自适应遗传算法针对不同控制目标进行PID参数寻优,选择、交叉和变异概率的自适应改变在保持种群多样性的同时加快算法收敛。改进的PID控制和遗传算法有效提高了PID参数寻优能力,提高了控制系统的响应能力和稳定性。最后通过发动机怠速转速控制应用表明本算法的可行性和有效性。     

基于GA参数整定的时变时滞系统灰色预测控制

针对一类数学模型未知且存在时变时滞的复杂系统,提出一种基于遗传算法参数整定的灰色预测控制方法。该方法采用BP神经网络对系统的时变时滞进行辨识,利用灰色预测算法对系统的输出进行预测,进而使用基于遗传算法整定PID控制器对系统进行输出反馈控制。该方法将灰色预测算法与遗传算法相结合,有效提高了控制器的自适应性。通过仿真实例,结果表明该方法能够对具有大时滞、大惯性、模型不确定等特点的复杂系统进行有效地控制。该方法是可行的、有效的。     

基于加速度反馈的上反稳瞄系统最优控制研究

针对某车载上反稳瞄系统中火炮瞄准线稳定精度0.2 mrad的要求,提出在惯性速率稳定闭环内增加高增益的加速度闭环校正,形成多闭环的控制回路,并通过ITAE(integral of time-weightde absolute error)最优控制对系统控制回路的PID参数进行整定。对上反稳瞄系统构成进行分析,对控制系统的负载、陀螺和无刷力矩电机等闭环回路进行建模仿真;利用ITAE最优控制器对多闭环控制系统的PID控制参数进行调节;对系统添加随机干扰和单位阶跃响应,测试其相关性能。测试结果表明:相比传统的调整PID参数和单速度环控制系统,基于加速度多闭环ITAE最优控制器可以使系统抗扰动性能提高约78%,超调量减小约23%,摇摆稳定精度提高约29%,可较好地满足上反稳瞄系统稳定性能的要求。     

0.6m暂冲式跨超声速风洞控制系统设计与实现

针对0.6m暂冲式跨超声速风洞结构组成复杂、试验部段定位和同步控制精度要求高、运行方式多样和运行安全要求严格的特点,研究了0.6m暂冲式风洞控制系统总体设计思想、主要部段多轴联动控制实现方案与控制策略、风洞运行安全联锁实现方式,保证了0.6m暂冲式跨超声速风洞试验效率、控制精度和运行安全,该控制系统设计思想对各类暂冲风洞控制系统设计具体重要借鉴意义。     

PID参数自整定方法在热风炉燃烧控制中的应用

热风炉是高炉生产系统中重要的组成部分,其燃烧控制是一个相当重要的部分。但是国内大部分的中小型热风炉参数的设置几乎都采用常规PID,这样受人为因素影响严重,不能达到节约能源和优化控制的目的。因此,运用合适的PID参数自整定方法来代替常规PID整定,对煤气和空气流量进行控制,进而改善热风炉的送风效果显得尤为重要。本文设计了热风炉的燃烧控制方案,然后具体对几种不同的PID自整定方法进行研究,并以工业控制系统中常用的带有时间延迟的一阶模型为例,运用MATLAB对具体的PID自整定方法进行研究与仿真。同时,对仿真结果进行比较,得到了各种自整定方法的控制效果和适用范围。以便将PID自整定方法运用到热风炉的燃烧控制中,进而改善其燃烧效果。     

一种简易风洞模拟控制系统设计

介绍了简易风洞模拟系统的设计及制作。本设计以XS128单片机为主控芯片,利用涡轮式轴流风机来为小球的运动提供动能。通过在风洞表面安装的CCD传感器来检测小球位置,而后通过PID算法对轴流风机的抽风量进行进一步调校。从而形成一个完整的闭环控制系统,实现对风动系统的模拟。     

使用叠栅层析技术测量超音速风洞中的非对称复杂密度场

使用叠栅层析技术解决超音速风洞中复杂密度场的测量难题。应用高灵敏度叠栅偏折仪和间隔角度旋转模型的方法获取超音速风洞中流场的多方向叠栅条纹图。层析计算中使用一种新的偏折角修正迭代的叠栅层析算法,该方法可以实现对有限角采样和包含遮挡物的非完全数据重建,迭代过程中结合内边界平滑滤波提高重建精度。实验中获取了马赫数为2.52的超音速风洞中9幅不同采样角的条纹图,经过50次迭代计算后重建出膨胀波区非对称密度场的截面分布,并对测量结果和误差进行了分析和讨论。使用计算流体力学技术对该密度场进行建模和计算,验证了叠栅层析重建结果的正确性,证实了该技术在测量复杂流场领域的重要价值。     

某结冰风洞喷雾水压控制系统设计

喷雾系统作为某结冰风洞关键子系统之一,用以模拟高空云雾环境,其喷嘴前端水压控制精度和快速稳定性对提高云雾均匀性和风洞试验效率具有重要意义。针对该风洞喷雾水压系统设备数量多、布局分散的特点,设计了主从控制网络拓扑结构;针对系统指标要求高、环境条件严苛的特性对调节阀执行机构的定位精度、控制系统的可靠性等进行了设计,最后分析了系统多支路并联调压的特性,提出了控制策略,并基于分段PID算法实现了喷雾水压的精确和快速控制。该设计方法对复杂工况下风洞系统设计以及多支路并联调压系统的设计具有借鉴作用。     

Application of “POLIS” PIV system for measurement of velocity fields in a supersonic flow of the wind tunnels

Measurement results on the mean velocity fields and fields of velocity pulsations in the supersonic flows obtained by means of the PIV measurement set “POLIS” are presented. Experiments were carried out in the supersonic blow-down and stationary wind tunnels at the Mach numbers of 4.85 and 6. The method of flow velocity estimate in the test section of the blow-down wind tunnel was grounded by direct measurements of stagnation pressure in the setup settling chamber. The size of tracer particles introduced into the supersonic flow by a mist generator was determined; data on the structure of pulsating velocity in a track of an oblique-cut gas-dynamic whistle were obtained under the conditions of self-oscillations.     

光腔与扩压器的一体化优化数值模拟

采用数值模拟方法对化学氧碘化学激光器光腔通道、超声速扩压器一体化方案的优化展开研究,对扩压器的角度、构型、背压等参数对扩压性能的影响以及对光腔内流场的影响进行计算和分析。研究结果表明:传统的直接扩散型以及平直段+扩散段型的超声速扩压器,抵抗背压影响的能力较弱,且光腔出口处静压急剧升高,影响了光腔内的流场;通过在平直段+扩散段型的超声速扩压器的平直段部分,插入数片楔形体,可以将扩压器的工作背压提升33%以上,且可以有效地隔绝扩压器对光腔内流场的不利影响,从而使光腔下游的逆压梯度大大降低;同时,由于缩短了扩压器的长度,扩压器的总压损失明显降低,冷流状态下的总压恢复系数达到0.484。     

导弹超声速尾退分离干扰特性试验

超/高超声速尾退分离在防热、保形、隐身、多次投放、回收等方面具有明显优势,有望成为高超声速飞行器载荷投放的优选方案。由此面临一类新的多体分离问题:超/高超声速尾退分离问题（aft super/hypersonic ejection separation,ASES）。超/高超声速尾退分离问题本质上是带空腔底部流动与多体分离构成的耦合问题,具有流场结构复杂、气动非定常非线性非对称效应显著的特点。针对超声速尾退分离问题,采用网格测力和轨迹捕获（captive trajectory system,CTS）风洞试验方法探索了尾退分离干扰流场的结构,发现可根据流场结构和舵效变化分为低速-亚声速无激波、高亚声速-跨声速弱激波、超声速激波和准自由流弱干扰4种典型干扰特征,揭示了尾流场影响后不同区域的全弹气动特性和舵效特性以及控制律、攻角、高度和Mach数对分离位移和姿态的影响规律。相关结论将有助于增强对尾退分离问题的认识,对尾退分离技术的工程实践具有参考价值。      

高速流场对光传输特性的影响

利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束在风洞流场中传输时的波前畸变进行了测量。试验结果表明:随着风洞流场马赫数增加,流场对光波传播的影响增大,光波波前畸变量显著提高。因此,在利用风洞进行气动光学试验研究之前,有必要消除风洞流场本身对光波传输的严重干扰。     

叶栅风洞控制方法分析与实现

为解决叶栅风洞气罐容量小气源压力下降快给流场控制带来的难题,采用动态变参数和积分分离PID控制算法实现了叶栅风洞流场快速稳定和目标压力高精度控制目的;以调压阀后压力为控制点,采用叶栅入口压力误差值对控制点压力进行修正的方法,解决了常压和增压试验中控制滞后问题;变参数PID控制和选用具有确定对应关系控制点并对实际误差进行修正的方法,对小型暂冲风洞高精度压力控制和滞后问题的解决具有一定借鉴意义。     

Compressible Flow and Transonic Shock in a Diverging Nozzle

The paper is devoted to the study of compressible flows and transonic shocks in diverging nozzles in the framework of the full compressible Euler system. Consider a nozzle having a shape as a diverging truncated sector with generic opening angle: if the upstream flow at the entrance is supersonic and is near to an axial symmetric flow, and if all parameters of the upstream flow and the receiver pressure at the exit are suitably assigned, then a transonic shock appears in the nozzle. To determine the transonic shock and the flow in the nozzle leads to a free boundary value problem for a nonlinear partial differential equation. We prove that the receiver pressure can uniquely determine the location of the transonic shock, as well as the flow behind the shock. Such a conclusion was conjectured by Courant and Friedrichs, and is confirmed theoretically in this paper for the divergent nozzles. The main advantage of this paper compared with the previous studies on this subject is that the section of the nozzle is allowed to vary substantially, while the transonic shock is not assumed to pass a fixed point. The situation coincides with the requirement in Courant-Friedrichs’ conjecture. To describe the compressible flow we use the full Euler system, which is purely hyperbolic in the supersonic region and is elliptic-hyperbolic in the subsonic region. Solving the free boundary value problem of an elliptic-hyperbolic problem forms the main part of this paper. In our demonstration some new approaches, including the introduction of a pseudo-free boundary problem and the corresponding relaxation, design of a delicate double iteration scheme, are developed to overcome the difficulties caused by the divergence of the nozzle.