光纤布拉格光栅用于黏质土中静压沉桩贯入特性的测量研究

为深入研究光纤光栅(FBG)传感技术在静压沉桩贯入特性测试中的适用性,采用大比例模型实验系统进行静压沉桩贯入实验。数据测试采用光纤光栅应变传感器,同时采用轮辐式压力传感器和光纤光栅压力传感器作对比。通过在桩端和桩顶安装全截面动态轮辐压力传感器和光纤光栅压力传感器,对比分析基于两种传感技术的静压沉桩贯入过程差异。同时基于FBG传感技术采集桩身应变数据,研究静压沉桩贯入过程的桩身侧摩阻力、桩身轴力和桩身单位侧摩阻力等贯入特性。研究结果表明:FBG传感技术对静压沉桩的贯入测试性能优越,能够准确体现静压沉桩的贯入特性,清晰反映随沉桩深度增加的静压沉桩过程,同时由静压沉桩过程分析发现,桩顶压桩力、桩端阻力、桩身轴力和桩身单位侧摩阻力具有稳态贯入的特点,这对静压沉桩的模型实验与工程设计具有较大的参考价值。     

基于三模冗余的运载火箭增压控制设备设计

目前某型号运载火箭增压输送系统采用机械式控制方式,该方式调试难度较高、误差较大;为此提出了一种基于三模冗余的数字式增压控制设备方案;该增压控制设备采用3个完全相同的处理单元进行压力数据采集及处理,在每个处理单元中,由数字式压力传感器进行贮箱压力测量并传送给单片机;通过单片机进行软件滤波和数据分析判读处理,输出控制信号;采用高可靠硬件表决单元对单片机输出的控制信号进行三取二表决,输出最终的电磁阀控制结果;试验表明,该增压控制设备易于调试和测试,测量精度在1%以内;该增压控制设备已完成样机研制,具有较高的通用性及可靠性。     

基于双频激光干涉反馈的快速精密定位系统

为了实现大量程、高精度测量系统的快速驱动与定位,结合双频激光干涉仪、可回收废气的空气静压导轨、精密滚珠丝杆以及伺服控制系统,研制了一套定位精度高、重复性好的快速精密定位系统。该系统以双频激光干涉仪为测长基准,实时反馈系统工作台位置信息;采用余气回收式空气静压导轨克服了传统气浮导轨余气对激光干涉测量光路系统的影响;在定位过程中引入PID运动控制技术,通过调节伺服控制器的PI参数使系统拥有快速平稳的响应特性。经实验测试,在500mm行程范围内,该系统的轴线双向定位精度可以达到0.266μm,重复定位精度可以达到0.173μm,具有较好地快速响应特性。应用所研制的精密定位系统对一维直线光栅样品进行了扫描,并与用Olympus共焦显微镜测得的数据进行了比对,表明系统具备良好的轴向定位能力。     

飞行器供配电系统地面通用测试接口设计

供配电地面测试负责为飞行器提供模拟供电、控制状态切换、采集并传输系统状态信息,配合完成全飞行器全周期的综合测试任务。本文首先简要介绍了供配电地面测试系统的基本功能和设备组成,然后对供电、控制、测量的接口设计进行分析,最后提出接口通用化设计方案。本文为电气系统地面通用化测试研究提供了有益尝试。     

抗荷服系统测试平台的设计与实现

根据抗荷服系统性能测试对气源和过载的要求,设计和实现了基于电气比例阀、音圈电机和LabVIEW的地面测试平台。平台采用直线机器人完成被测件的精确定位,应用压力控制负反馈技术,实现了0.01～3MPa的气源压力控制,提出了使用电磁力动态模拟过载的新方法,可在地面获取抗荷服系统的压力和流量动态响应曲线。试验结果表明,平台的定位精度小于5μm,动态过载模拟精度小于0.1G/s,气源压力控制稳定,人机界面友好,能够满足抗荷服系统地面测试需求。     

BEPCⅡ低温控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)首次应用低温超导技术建造低温系统.低温控制系统通过控制前端低温系统的压力、液位、流量和功率等过程变量,分别产生饱和液氦、两相氦和过冷的单相液氦,使用这三种不同形式的氦流来冷却超导设备.低温控制系统采用EPICS+PLC双层架构体系,实现对前端低温超导设备的全自动控制.EPICS主要完成低温系统的过程控制、逻辑控制和PID闭环控制;PLC负责前端关键设备的联锁控制,用于保护低温超导设备的安全.     

基于虚拟仪器的电磁干扰近场测试系统设计

针对传统电磁干扰测试存在的环境要求苛刻、操作复杂及费用昂贵等问题,设计了一套基于虚拟仪器的电磁干扰近场测试系统。以近场探头和频谱仪组成系统硬件主体构架;运用LabWindows/CVI平台的交互式界面设计实现测试项目统一管理,通过VISA技术和NI-DAQmx完成频谱仪的控制和数据采集模块的设计。系统可满足非标准测试的需求,提高测试效率,并且开发周期短,兼容性强,具有一定的实用性与推广价值。     

运输机重装空投二阶终端滑模控制方法研究

针对重装空投过程中,货物的持续移动及瞬间出舱影响空投任务完成性、威胁飞行安全等问题,提出了一种二阶终端滑模纵向飞行控制方法;该方法利用非线性多输入多输出反馈线性化完成系统解耦线性化,在此基础上采用二阶终端滑模变结构控制设计系统内环速度与俯仰姿态跟踪控制器,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成了整个飞行控制系统的设计;数值仿真结果表明,该系统具有良好的响应特性,且对系统不确定性具有较强的鲁棒性。     

一种用于冲床的压力测试系统设计

冲床的输出主要依靠设定平衡器来实现,为了克服传统冲床调试过程中主要依赖技术人员进行理论值估算或者经验进行调节平衡器的输出而存在估算误差大的弊端和局限性,为此设计了一种用于冲床调试的高精度压力测试系统方案。系统中自行设计了由轮辐式应变片来构成的压力传感器,该压力传感器的结构设计可有效消除环境温度等对系统的影响,采用STM32F051芯片为核心构成压力测试数据的处理模块。该压力测试系统的压力测试范围为0Kg-2000Kg,阈值可以灵活设定,测试系统的线性度约为1.3%,分辨率为1Kg。该压力测试系统经实际测试表明：具有成本低、性能稳定,抗干扰能力强等优点,可用于各类低速冲床的压力数据采集和处理。     

基于PCI总线的矩阵电路在压变温压补偿系统中的实现与应用

本文提出基于PCI总线驱动控制的矩阵电路在压力变送器温压补偿系统中应用的目的是解决现有压力变送器温压补偿系统中HART总线型工位电路数量少,整套矩阵电路缺失冗余性,以及现有电路在压力变送器产品温压补偿中实用性差、维护成本高的问题。文中阐述的矩阵电路是以PCI总线为基础,实现对PIO数字接口卡的驱动控制,完成由PCI总线上32路数字I/O到168路数字I/O的转换,并利用168路数字I/O进行继电器矩阵电路设计,实现了弱电控制强电的过程,成功有效的解决了现存压力变送器温压补偿系统中矩阵电路存在的问题。该研发成果已经应用于PDS压力变送器产品温压补偿生产线上,并且该电路的设计能够满足压力变送器生产企业的需求,而且整套电路融入系统中能够长期稳定、可靠的运行。     

机械变速压力机电液伺服自动控制系统设计

对机械变速压力机自动控制系统进行设计,可以提高压力机的运行效率,增强其实用意义。当前利用可编程控制器对机械变速压力机自动控制系统进行设计时,无法实现高效稳定地设计,存在成本高、设计工艺复杂、系统运行稳定性差以及响应时间长等问题。为此,提出一种基于TMS320LF2407A的机械变速压力机电液伺服自动控制系统设计方法。过程中系统控制模块中的自编全浮点的运算和变参数PID程序对系统进行实时控制,PLC通过通信的形式采集压力信号;电源模块采用LM2575系列的稳压器完成12V~5V的DC/DC转化;时钟模块利用晶振当作振荡源与闭合回路结合,并配合内部的震荡工期生成控制系统的时钟信号;复位模块采用手动复位形式通过按复位钮实现系统复位;接口电路选取了CTM1050的CAN收发器所设计的CAN总线完成接口电路的设计,通过以上部分组建控制系统的硬件部分。系统的软件部分利用对PID在机械变速压力机电液伺服自动控制规律的计算,根据位置式的PID控制算法对机械变速压力机执行元件进行控制,并通过增量式的PID控制算法获得系统的增量完成软件的设计。实验证明,所提方法提高了系统的稳定性,减少了系统响应时间,增强了系统的抗扰能力。     

兰州重离子冷却储存环束流踢轨控制系统

 踢轨系统是一种以快速脉冲方式工作的以高压大电流驱动的特殊二极磁铁系统,用于环形加速器的束流注入和引出。简要介绍了在兰州重离子加速器冷却储存环上采用ARM+DSP+FPGA技术实现踢轨控制时序的方法,时间控制精度达ns量级。ARM主要控制信号的网络通讯,踢轨系统的时序精度控制主要由DSP结合FPGA技术完成。远程时序控制信号均通过光纤传输,同时对踢轨电源的电压给定采用信号隔离器及铁氧体以抑制脉冲干扰。经现场测试,系统可以安全稳定地实现束流踢轨的控制要求。     

模糊PID控制原理在高低温环境模拟系统的应用

高低温模拟系统主要用于大型空间可展开天线及其他大型机构、结构的高低温极限环境下的展开功能性试验、机械性能测试及其他相关试验。系统要求测控的范围较广、精度较高且不会超调。空气的状态具有非线性以及时变的特点,并且控制参数间存在着复杂耦合现象。针对上述难点,设计分布式测控系统,提出了智能PID测控方案。采用模糊控制的原理,离线建立PID模糊控制数据库,使系统能够根据控制目标值选择最优PID参数值;使系统能够在具体工况以及干扰条件下达到良好的控制效果。在实际应用的过程中完全满足了指标的要求,同时解决了传统PID的部分控制难点,对于类似的复杂系统也有着一定的借鉴意义。     

激光点火系统温度效应及其控制技术的研究

激光点火系统应用于武器系统必须符合高低温性能的要求。研究了激光点火系统的高低温特性,得到了激光二极管阈值电流和输出光功率随温度变化的规律。基于对规律的分析,研制了带温控技术的激光点火系统。该系统以单片机为控制部件,以TEC为温控部件,以负温度系数热敏电阻为测温元件。     

冲压空氣涡轮地面试验台设计

为了实现飞机风动泵系统稳定、精准工作的要求,提出了冲压空气涡轮由液压马达驱动的设想,通过采用PV变排量柱塞油泵的比例压力、比例流量控制,实现了对液压马达转速的精确控制,从而保证了风动泵系统和冲压空气涡轮性能测试能够可靠、稳定、精确地进行。文中对冲压空气涡轮地面试验台的系统组成、主要功能、工作原理及关键器件的选用进行了说明,给出了冲压空气涡轮地面试验台液压系统详细设计计算。结合工程实践,介绍了比例压力控制、比例流量控制的原理,并给出了实用控制线路。通过比例排量控制 压力补偿的方法,使液压马达转速达到较高的控制精度和良好的动态调节品质,经运行考验,完全满足某大型运输机的试验要求。     

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。     

Measuring wave dynamics in IC engine intake systems

Wave dynamics in the intake system are known to strongly influence the performance of naturally aspirated internal combustion (IC) engines. Detailed measurements of the wave dynamics are required to optimize the performance of an engine, to validate the results of an engine performance simulation or to better understand the physics of the intake system. Five different methods for making such measurements are discussed in this paper. Four are based on different forms of pressure measurement and one uses hot-wire anemometry. The different methods are investigated by using results obtained on a single cylinder research engine. The different methods are used to produce measurements of fluctuating pressure and velocity as well as the specific acoustic impedance ratio of the intake pipe. Both time and frequency domain results are considered. The conclusion is that no single method is perfect or indeed universally applicable to all situations and in a typical investigation of wave action more than one method is likely to be used. The combined use of two methods, wave decomposition and an unusual bi-directional pitot-static tube, seems to offer a robust reliable and useful strategy for measuring wave dynamics in the intake pipe that should prove successful on most IC engines.     

基于BU-61580总线控制器的接口及容错设计

针对RS-422接口与1553B总线接口无法直接进行高可靠性数据通信,提出了一种基于BU-61580总线控制器的接口及容错设计。设计采用1553B接口芯片BU-61580,通过FPGA控制完成了RS-422与1553B的接口控制及二者之间的数据处理。在硬件接口设计的基础上,设计IP-CORE完成BU-61580的芯片配置,并通过增加容错设计提高了总线控制器数据通的可靠性。经测试结果显示,计算机通过总线控制器与RT终端通信稳定、可靠,并应用于某测试系统中。     

双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性。双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力。研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析。结果表明：保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

多模态控制在步进电机位置伺服系统中的应用研究

针对步进电机伺服系统的响应速度慢、稳态误差低的问题,提出了一种多模态控制策略。根据误差大小调节两种控制策略对被控对象的作用权值,使最终的控制量连续输出,实现控制策略无扰动、平滑的切换。半实物仿真实验结果表明,该控制策略较好地综合了模糊控制和模糊PID控制的优势,系统反应速度快,震荡小,抗干扰能力强,同时一定程度上改善了低频振荡和高频失步的问题,具有实际应用价值。