吊臂被动补偿装置的抗冲击性能研究

通过构建吊臂及被动补偿装置数学模型与试验研究蓄能器介入后吊臂油缸的抗冲击性能。通过实验验证得知：在油缸缩回阶段,蓄能器存储吊臂摇摆能量,缓解油缸运动冲击产生的压力波动,发挥明显的抗冲击性能;在油缸伸出阶段,蓄能器的释放油液导致油缸先加速后减速,减少泵的供油,降低系统能耗,但同时加剧了系统振动,降低了电液控制精度,根据蓄能器释能特性降低输出控制信号限制泵的供油量的方法可有效缓解超调响应,提升控制精度。     

大尺度高速水下无人艇控制系统设计与试验验证

[目的]为了在三维空间宽航速段内实现大尺度高速水下无人艇(UUV)的路径跟踪,在考虑无人艇的试验动作要求、控制精度要求及水动力特性的情况下,设计了基于模糊控制理论的自适应制导方法。[方法]基于解耦控制方法,首先将水下无人艇的航行控制分解为航速、航向、纵倾和深度控制问题;然后分别设计积分分离比例—积分—微分控制器(PID控制器),并引入指令及状态滤波器,以改善该水下无人艇动态响应特性;最后,通过湖试验证水下无人艇在不同航速下的控制性能。[结果]结果表明,在6,9,13 kn等试验航速下,水下无人艇跟随目标路径和深度的误差均在合理范围内,验证了该控制体系及控制方法的有效性。[结论]所得结果对新一代试验艇的运动控制技术研究具有一定参考价值。     

基于模糊PID的压力筒动态保压系统

针对某型压力筒的压力控制快速性和稳态工况下高精度压力控制的要求,考虑到系统惯性较大的特点,以及先导式气动流量调节阀的非线性和迟滞对系统控制性能的影响,基于AMEsim仿真平台,采用模糊PID控制策略,设计模糊PID控制器.动态保压系统试验验证了所设计的控制器具有较好的模糊控制动态性能和较高的PID控制稳态精度,能满足压力筒模拟深海压力的动、静态精度要求.     

水面无人艇领航—跟随固定时间编队控制

[目的]为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇(USV)编队控制问题,提出一种固定时间控制(FTC)方法。[方法]针对跟踪控制子系统,设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制(IMS-FTC)策略;针对编队控制子系统,设计一种基于有限时间扰动观测器的固定时间编队控制(FDO-FFC)策略;基于Lyapunov稳定性理论证明所设计的编队控制方法的整体稳定性。[结果]采用经典CyberShip II试验模型进行仿真研究,结果显示所设计的控制方案能够有效提高领航—跟随USV编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]研究成果可为无人艇编队控制系统设计提供先进的技术手段。     

基于单神经元的高压气动阀阀芯位置伺服控制研究

某高压大流量气动阀采用两级控制策略，先导级为高压电一气伺服阀，功率级为大流量气控滑阀。针对功率级滑阀阀芯位置控制性能受气源压力、摩擦力等非线性因素影响较大的特点，采用单神经元自适应控制器实现对功率级阀芯位置的高精度控制，对其控制特性进行仿真研究。仿真结果表明，该控制策略具有较好的鲁棒性，快速跟踪性和控制精度，为进一步研究高压大流量气动阀奠定良好基础。     

基于智能预测控制的鱼雷状小型无人艇轨迹跟踪研究

[目的]针对无人艇（USV）在狭窄湖泊、涵洞作业时存在精度保持难和航迹控制难的问题,以自主研制的一款鱼雷状小型USV为对象,提出一种轨迹跟踪智能预测控制方法。[方法]首先,构建自主研制的欠驱动USV非线性状态空间模型;然后,设计智能预测控制器,该控制器基于模型预测控制的设计思想并结合改进的粒子群算法,在线决策、优化每一时刻的性能指标并纠正预测状态;最后,开展仿真和湖试试验测试系统对参考轨迹的跟踪性能,并与线性模型预测控制器的跟踪性能进行比较。[结果]结果表明,所设计的智能预测控制器超调小、抗干扰性好。[结论]所提方法不仅能运用于鱼雷状小型USV跟踪系统,也能对其他USV跟踪系统起到很好的借鉴作用。     

大通径比例可调液控主阀设计

以常规液控滑阀为基础,根据升降设备用大通径比例可调液控主阀的特殊需求,在阀芯切换速度控制、面积差控制、行程控制、运动平稳性控制方面进行特殊设计,并通过中间试验验证主阀输出流量、阀芯行程、阀芯打开时间和线性度、阀芯关断时间和线性度、阀芯动作重复精度,具有较强的抗污染能力和扛电磁干扰能力,可在大流量、控制精度不高、参数固定...     

基于变论域模糊方法的电力推进船舶二次调频控制

[目的]针对负荷功率扰动引起的船舶电力系统频率波动问题,[方法]提出引入电池储能单元平衡船舶功率的方法,采用变论域模糊控制对船舶电站进行二次调频控制。以频率偏差及其变化率作为控制器输入,采用增量法设计伸缩因子,在控制规则不变的情况下对论域进行扩大和缩小,以提高控制精度。[结果]仿真结果表明,引入电池单元可减少系统频率的波动次数,缩短频率恢复稳定时间。[结论]与传统的模糊控制相比,变论域模糊控制在外部扰动和参数摄动情况下均具有较好的控制性能,所提方法可保证其较好的鲁棒稳定性与鲁棒性能。     

汽轮滑油泵钻孔喷嘴流场的数值模拟

利用商用CFD软件对某型汽轮滑油泵钻孔喷嘴进行了数值模拟,研究了4种不同背压(0.12 MPa、0.4 MPa、1 MPa、1.6 MPa)条件下钻孔喷嘴内部的流场变化。模拟结果表明:当背压较小时,背压不影响喷嘴内部流场;随着背压的增大,喷嘴内部产生激波,造成激波损失;激波后存在逆压梯度,导致边界层分离,进一步增大流动损失,气动性能恶化;当背压很大时,喷嘴内为亚声速流动,流量迅速减小。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°～70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0～0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

面向船舶智能航行测试的变稳船控制系统设计北大核心CSCD

[目的]智能航行控制系统作为智能船舶的大脑和中枢,其控制性能的好坏直接决定船舶航行的安全性和经济性,因此需要对船舶智能航行控制系统进行验证。面向智能船舶智能航行控制系统的验证问题,提出一种通用型验证平台——变稳船。[方法]首先,基于模型跟随原理提出一种变稳船系统架构,分析智能船舶三自由度上的运动特性,然后根据三自由度变稳目标定义位置变稳误差,采用滑模控制技术设计变稳控制器,最后,在Matlab软件中进行仿真验证。[结果]结果显示,提出的变稳控制方法能够有效跟踪模拟待模拟船,实现变稳性能。[结论]所做研究可为智能航行控制系统的验证提供新的思路。     

舰艇直流升压变换电路研究

本文对输入为蓄电池幅压电源、输出恒定直流电压电路进行了理论分析，提出了直流升压电路及电磁兼容的理论设计方法。主要回睡采用ＩＧＢＴ开关器件控制回路中采用ＴＬ４９４集成电路，通过装艇设备试验证明该电路是一种性能优良的舰艇直流升压变换电路。     

充液管路低频线谱噪声有源控制试验研究北大核心CSCD

[目的]充液管路系统的管口辐射噪声是舰船管路噪声控制的重点,具有较高能量的低频线谱噪声更是亟需得到进一步的抑制。[方法]针对充液管路低频线谱噪声问题,设计一套有源消声系统并进行试验验证。该系统由次级声源、控制器、功率放大器和传感器等构成。采用频率追踪算法对线谱频率进行估计,使用谐频自适应控制算法设计控制滤波器。建立泵水循环管路试验系统,开展固定线谱、移动线谱、多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。[结果]试验结果表明,该系统可自动跟踪线谱频率,实现移动频率的线谱噪声控制,能够同时控制多根线谱噪声,在管外取得8 dB以上的降噪效果且系统具有较好的鲁棒性。[结论]所得结果可为舰船管路系统低频线谱噪声控制提供可行的方案。     

充液管路低频线谱噪声有源控制试验研究

[目的]充液管路系统的管口辐射噪声是舰船管路噪声控制的重点,具有较高能量的低频线谱噪声更是亟需得到进一步的抑制。[方法]针对充液管路低频线谱噪声问题,设计一套有源消声系统并进行试验验证。该系统由次级声源、控制器、功率放大器和传感器等构成。采用频率追踪算法对线谱频率进行估计,使用谐频自适应控制算法设计控制滤波器。建立泵水循环管路试验系统,开展固定线谱、移动线谱、多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。[结果]试验结果表明,该系统可自动跟踪线谱频率,实现移动频率的线谱噪声控制,能够同时控制多根线谱噪声,在管外取得8 dB以上的降噪效果且系统具有较好的鲁棒性。[结论]所得结果可为舰船管路系统低频线谱噪声控制提供可行的方案。     

基于滑模优化与神经控制的船载风力发电系统最大功率跟踪方法北大核心CSCD

[目的]旨在解决船载风力发电系统中传统的最大功率跟踪算法的稳定性和快速性差问题。[方法]在系统分析船舶运动合成风场特性的基础上,提出基于单神经元比例积分(SNPI)的最优机械角速度跟踪控制策略,用以提升风机重启的跟踪快速性。同时,采用功率滑模极值搜索(PSMES)算法取代依赖风速精确测量的叶尖速比(TSR)方法,实现机械角速度的快速优化与发电系统频繁重启下的最大功率搜索。[结果]仿真结果表明,相比于传统算法,采用机械角速度PSMES优化和SNPI控制的最大功率跟踪策略可将快速性能提升50%以上,且稳定性能得到了改善。[结论]研究表明,所提最大功率跟踪算法具有明显的快速性和稳定性优势。     

压力源微机伺服系统的研制

工程项目的建设离不开大量岩土试验数据的支撑,在常规的室内岩土试验方法中,三轴剪切试验是测试岩土体抗剪强度的一种非常重要的试验方法。压力源微机伺服系统是一种可受计算机控制、由步进电机驱动的精密水压力发生器,主要应用于三轴剪切试验中围压、反压与体积变化的精确控制与量测,还可作为独立恒压源以取代常规的室内试验压力源,如砝码、空压机及渗透水头等。对比试验结果表明,压力源微机伺服系统性能稳定,提高了三轴剪切试验中压力与体积变化的量测精度,具有自动化程度高、灵敏度高、响应速度快等特点。     

基于高增益观测器的船舶航迹鲁棒跟踪控制

为实现水面船舶的航迹精确跟踪控制,考虑了海浪干扰对控制系统的影响,提出了基于高增益观测器的鲁棒最优控制方法。首先,针对系统内部不确定性和外界扰动对控制精度带来的影响,建立了含有系统复合扰动的非线性航迹跟踪模型;进而,设计高增益观测器对系统复合扰动进行估计和补偿,并设计一个带有前馈补偿器的最优控制器,获得系统的期望跟踪性能。最后针对某船舶进行了航迹跟踪控制的数值仿真试验,仿真结果表明设计的控制器对外界海浪干扰有较好的抑制作用,可以实现船舶航迹的精确跟踪。     

基于Fluent软件的大流量液压锥阀流场的数值模拟

液压锥阀作为液压系统的主要控制部件,阀内流场直接影响阀的工作性能.本文采用基于有限体积法的CFD软件对液流在大流量液压锥阀内部的运动流场进行数值模拟,给出了锥阀内部流场的迹线、压力及速度分布图并分析了开口度及流量的影响,研究结果对工程中大流量液压锥阀的性能评估及结构进一步优化具有一定的理论指导意义.     

水静压力对水密耐压电缆体积变化的影响

本文通过实验室水静压力试验系统模拟水密耐压电缆在水下的真实受压情况,主要研究3 MPa水静压力对300 m长水密耐压电缆体积变化的影响。结果表明:在3 MPa水静压力试验后电缆外观未发生明显变形,电缆与金属材料受力器连接处未发生开裂,电缆经水静压力试验后通电性能满足使用要求;水密耐压电缆的体积收缩变化率可以用压力传导液的液位变化率进行表征,电缆在3 MPa水压下保压1 h体积收缩变化率为6.4%。