检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2024年第9期45卷 240-253页

作者：仇钰清李俨郎金溪刘育衔王重西北工业大学自动化学院西安710129

高速直升机过渡模态具有典型的操纵冗余与控制非仿射特点,同时气动干扰与不确定性对控制效能矩阵的显著影响进一步增加了姿态控制设计难度。为此,本文针对高速直升机过渡模态的姿态控制问题,提出一种鲁棒自适应控制架构。首先,根据高速... 详细信息

高速直升机过渡模态具有典型的操纵冗余与控制非仿射特点,同时气动干扰与不确定性对控制效能矩阵的显著影响进一步增加了姿态控制设计难度。为此,本文针对高速直升机过渡模态的姿态控制问题,提出一种鲁棒自适应控制架构。首先,根据高速直升机动力学模型,利用操纵功效分析其舵面操纵特性,设计过渡模态的姿态控制策略。在此基础上,提出一种基于自适应滤波增量非线性动态逆的角速度控制器,快速补偿控制效能矩阵不确定性与角加速度测量/估计误差的不利影响。随之,结合高速直升机共轴双旋翼与尾翼的变权限控制特性,设计基于控制权重系数的增量分配策略,保证过渡模态下直升机操纵模式与固定翼操纵模式的平滑转换。最后,与传统增量非线性动态逆方法进行比较,结果表明,所提出的姿态控制器具有更好的控制性能与鲁棒性。

关键词：高速直升机过渡模态姿态控制自适应控制增量非线性动态逆控制

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基于内乘波概念的TBCC进气道过渡模态研究

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工程热物理学报 2015年第2期36卷 274-278页

作者：左逢源黄国平陈杰唐伟员南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

TBCC(涡轮基组合循环)在过渡模态的工作,是这种新型高速动力系统的关键问题。本文针对基于内乘波概念的内并联式TBCC进气道进行了其过渡模态流场的研究。首先,应用本团队自主提出的内乘波式进气道设计概念,提出一种新型TBCC进气道设计... 详细信息

TBCC(涡轮基组合循环)在过渡模态的工作,是这种新型高速动力系统的关键问题。本文针对基于内乘波概念的内并联式TBCC进气道进行了其过渡模态流场的研究。首先,应用本团队自主提出的内乘波式进气道设计概念,提出一种新型TBCC进气道设计方案。然后,验证了其在设计马赫数4.0下实现全流量捕获,在模态转换时,分流板的分流是有效的。针对其在过渡模态马赫数2.5的性能,通过基于数值模拟的设计参数分析,发现在内参考收缩比为3.11时进气道流通面积合适可实现自起动、且综合性能较优。研究还发现,分流板偏转角度范围越小,分流段流动越好、通流出口总压恢复系数也越高。

关键词：涡轮基组合循环内乘波式进气道变几何方案过渡模态

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倾转旋翼无人机过渡模态LPV建模方法研究

倾转旋翼无人机过渡模态LPV建模方法研究

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作者：刘维洲国防科技大学

学位级别：硕士

倾转旋翼无人机既有多旋翼飞机的垂直起降和悬停能力,又具有固定翼飞机航时长、速度快、飞行效率高等突出特点,已成为无人机平台研究领域的热点。倾转旋翼无人机的过渡模态是实现旋翼模态和固定翼模态之间转换的关键过程,是实现全流程... 详细信息

倾转旋翼无人机既有多旋翼飞机的垂直起降和悬停能力,又具有固定翼飞机航时长、速度快、飞行效率高等突出特点,已成为无人机平台研究领域的热点。倾转旋翼无人机的过渡模态是实现旋翼模态和固定翼模态之间转换的关键过程,是实现全流程飞行的基础。在过渡模态,倾转旋翼无人机的飞行速度变化较大,动力学的非线性特性明显,参数变化较大,基于简化模型的常规控制器设计方法难以适应飞行器结构变化,且抗干扰能力差。鉴于此,本文以倾转旋翼无人机的过渡模态为研究对象,开展基于多体动力学模型的倾转旋翼无人机过渡模态线性变参数（LPV）建模与控制研究,以实现控制律随过渡模态变化的自适应调整,为实现过渡模态的稳定控制奠定基础。主要工作包括:（1）倾转旋翼无人机多体动力学建模。在分析倾转旋翼无人机结构的基础上,将机体和旋翼视为刚体,建立多刚体运动坐标系;然后,通过对各刚体进行受力与受力矩分析,建立各刚体的运动学方程;分析建立刚体间的约束关系,通过计算消去约束反力和约束反力矩的影响,最终,建立了关于独立变量的倾转旋翼无人机过渡模态多体动力学模型。（2）物理参数测量与气动参数仿真分析。首先,通过实物测量的方法获得倾转旋翼无人机各刚体的重量和尺寸参数,利用复摆法测量无人机的转动惯量;然后利用动力系统测试仪对电机和内燃机进行测试,获得动力系统的拉力系数和反扭力矩系数;最后,基于计算流体动力学（CFD）仿真的方法分析获得气动系数和气动导数,完成倾转旋翼无人机的多体动力学模型的参数测量。（3）建立倾转旋翼无人机过渡模态的LPV模型。选取倾转角度作为调度参数,并在选定的倾转角度下开展配平计算,确定倾转旋翼无人机的倾转走廊;基于选定倾转角下的无人机平衡状态,采用雅克比线性化方法,得到纵向运动的LPV模型。（4）倾转旋翼无人机过渡模态的LPV模型控制性能验证。基于倾转旋翼无人机过渡模态的LPV模型,设计鲁棒H?增益调度控制器,通过对模态转换过程的仿真分析,验证基于LPV方法开展倾转旋翼无人机过渡模态建模与控制的可行性。

关键词：倾转旋翼无人机多体动力学建模过渡模态 LPV模型鲁棒H_∞增益调度

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基于自适应干扰补偿的倾转旋翼无人机过渡模态姿态控制

基于自适应干扰补偿的倾转旋翼无人机过渡模态姿态控制

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作者：黄华平国防科技大学

学位级别：硕士

近年来,能够兼顾高速巡航与垂直起降的倾转旋翼无人机成为无人机领域研究重点。倾转旋翼无人机过渡模态非线性强,旋翼机翼干扰问题严重,使得其过渡模态姿态控制未能得到有效解决。本文以倾转多旋翼无人机为对象,结合风洞实验和CFD（Comp... 详细信息

近年来,能够兼顾高速巡航与垂直起降的倾转旋翼无人机成为无人机领域研究重点。倾转旋翼无人机过渡模态非线性强,旋翼机翼干扰问题严重,使得其过渡模态姿态控制未能得到有效解决。本文以倾转多旋翼无人机为对象,结合风洞实验和CFD（Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学）仿真建立倾转旋翼无人机过渡模态干扰模型;然后,针对倾转角跳变策略出现的掉高和姿态失稳现象,提出基于倾转曲线的倾转策略设计和优化方法;在此基础上,设计了基于MPC的自适应补偿控制算法。最后设计了原理验证样机系统,完成算法验证实验。主要的研究工作如下:（1）“机理建模-CFD仿真/风洞实验-参数辨识”相结合的过渡模态旋翼机翼干扰的系统性建模策略。针对过渡模态的旋翼机翼干扰问题,以滑流理论为基础,分别建立滑流区气体流速模型和滑流区面积模型,推导过渡模态旋翼机翼干扰机理模型。采用CFD仿真获取过渡模态干扰存在下气动数据,通过风洞数据对比,验证可靠性。针对机理模型中经验参数不匹配的情况,以CFD仿真数据为基础,选取小攻角工况下数据,采用遗传算法辨识机理模型中气体流管收缩系数和流速衰减系数;选取大攻角工况数据,采用BP神经网络算法对大攻角下气动系数进行辨识,完成过渡模态旋翼机翼干扰建模。（2）基于倾转曲线的过渡模态倾转策略设计。针对现有倾转角跳变策略出现的姿态和高度剧烈振荡问题,设计过渡模态倾转曲线,并提出了倾转角超前跳转的倾转策略。综合考虑过渡模态中高度、姿态、旋翼转速变化量和倾转时间等指标,设计优化函数,采用遗传算法对基于倾转曲线的过渡模态倾转策略的参数进行优化和设计。完成数值仿真对比实验,验证了提出的倾转策略的有效性。（3）基于自适应补偿的过渡模态控制算法设计。针对包含旋翼机翼干扰的系统模型,设计MPC（模型预测控制）控制器。考虑旋翼机翼干扰模型存在的误差,结合PID控制器,构建基于MPC与PID的并联加权控制算法。通过模型动态修正和控制器权值调整的迭代设计,获得基于干扰补偿的倾转旋翼无人机过渡模态姿态控制器。最后设计基于Simulink与X-plane的高保真仿真系统,验证算法的可行性。（4）设计数据采集和原理验证样机系统,初步完成无人机实物实验。以倾转三旋翼构型为基础,设计原理验证样机。针对系统中无人机状态感知能力不足的情况,引入攻角传感器、旋翼转速传感器、倾转角反馈传感器,设计相应的数据采集系统的软件和硬件。在由倾转三旋翼原理验证样机和数据采集系统构成的验证系统上,开展试验飞行,对倾转策略和控制算法进行验证。

关键词：倾转旋翼无人机过渡模态旋翼机翼干扰倾转策略设计模态转换姿态控制

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多模态工业过程的过渡模态故障监测方法研究

多模态工业过程的过渡模态故障监测方法研究

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作者：王啸东北大学

学位级别：硕士

故障监测是保证生产安全、稳定运行的一个非常重要的措施。当生产指标或工况等发生变化而产生过渡模态时,由于其数据波动大、稳定性差、易发生故障等特点,已成为工业过程故障监测的难点。本文针对过渡模态的监测问题,采用加权平均和局... 详细信息

故障监测是保证生产安全、稳定运行的一个非常重要的措施。当生产指标或工况等发生变化而产生过渡模态时,由于其数据波动大、稳定性差、易发生故障等特点,已成为工业过程故障监测的难点。本文针对过渡模态的监测问题,采用加权平均和局部线性化两种处理思想为过渡模态建立监测模型,并实施过渡模态的故障监测。主要研究的内容为:(1)针对过渡模态难以准确划分的问题,通过对聚类方法中k-均值聚类和EM聚类两种方法的研究,根据过渡模态和稳定模态的数值关系,在两种聚类方法的基础上,分别实现了对过渡模态起止点判别和数据的划分。(2)研究了核方法中的核加权平均函数(Weighted Average Function,WAF)的特点,结合过渡模态与相邻稳定模态间的内在联系,以主元分析(Principle Component Analysis,PCA)的基本理论为基础,构造了过渡模态的加权监测模型,并做了仿真分析与验证。(3)研究了局部线性化(Local Linearization,LL)的基本策略,结合过渡模态复杂多变的特点,以过渡模态的几何特征为基础,建立了基于局部线性化的过渡模态监测模型,并通过TE过程仿真验证了方法的可行性。(4)以磨矿分级过程为背景,取旋流器的相关变量为监测对象,在获取现场数据的基础上,对WAF-PCA监测方法和局部线性化监测方法的实用性进行了验证分析。

关键词：过渡模态故障监测核加权平均函数局部线性化主成分分析

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基于HOSVD倾转旋翼无人机过渡模态飞行控制

基于HOSVD倾转旋翼无人机过渡模态飞行控制

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作者：戴超厦门大学

学位级别：硕士

倾转旋翼机同时具有固定翼飞机和直升机的飞行特性,既能快速长航时地飞行又对起降场地要求较低,并且能在直升机模态、过渡模态、固定翼模态之间进行切换以满足不同的飞行要求。因此,倾转旋翼机无论是在军事领域还是在民用方面的表现都... 详细信息

倾转旋翼机同时具有固定翼飞机和直升机的飞行特性,既能快速长航时地飞行又对起降场地要求较低,并且能在直升机模态、过渡模态、固定翼模态之间进行切换以满足不同的飞行要求。因此,倾转旋翼机无论是在军事领域还是在民用方面的表现都备受期待。倾转旋翼机过渡模态的控制系统设计一直是广大学者研究的难点与热点问题。本文以某小型倾转旋翼机为对象,对其过渡模态进行了研究,主要工作如下:首先,为了更具针对性的对倾转旋翼无人机的过渡模态进行控制算法的研究,当满足无侧滑飞行条件时,对全量模型进行解耦,得到过渡模态的纵向模型。其次,针对解耦得到的过渡模态的纵向模型,在平衡点处对系统进行线性化得到一系列能反映飞行状态的线性时不变系统。然后利用这些系统,用直接拟合的方法和基于HOSVD的方法分别构造多项式LPV系统,即系统矩阵和输入矩阵中的元素都是调度参数倾转角的多项式函数。通过分析比较两种方法的建模过程和建模准确度,可知基于HOSVD的模型转换方法计算量更小。最后,针对模型转换后的多项式近似模型基于Lyapunov稳定性理论并运用SOS规划技术进行了控制器的设计,通过数值仿真实现了从固定翼模态到直升机模态的转换过程,仿真结果表明了整套模型转换和控制器设计方法的有效性。为了加强系统的鲁棒性和抗干扰能力,在原控制器设计的基础上又设计了扰动观测器,在模态转换的过程中加入正弦扰动和参数摄动验证了扰动观测器的有效性。

关键词：倾转旋翼无人机过渡模态 HOSVD SOS 扰动观测器

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多模态过程过渡初期与末期的监测方法

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上海应用技术学院学报（自然科学版） 2016年第1期16卷 26-30页

作者：谭帅侍洪波王福利石怀涛华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室上海200237 东北大学信息科学与工程学院沈阳110004 沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

针对多模态过程中的过渡模态监测问题,提出了一种基于高斯混合模型的多模型过程监测方法.在过渡初期与末期时,利用高斯混合模型,采用稳定模态与过渡模态联合监测的思路对其进行监测.通过仿真发现,此方法对于过渡模态尤其在过渡初期与末... 详细信息

针对多模态过程中的过渡模态监测问题,提出了一种基于高斯混合模型的多模型过程监测方法.在过渡初期与末期时,利用高斯混合模型,采用稳定模态与过渡模态联合监测的思路对其进行监测.通过仿真发现,此方法对于过渡模态尤其在过渡初期与末期,监测效果较好,具有一定的实用价值.

关键词：过渡模态过程监测高斯混合模型

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多模态过程的全自动离线模态识别方法

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自动化学报 2016年第1期42卷 60-80页

作者：张淑美王福利谭帅王姝东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 流程工业综合自动化国家重点实验室(东北大学) 沈阳110819 化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室(华东理工大学) 上海200237

多模态是复杂工业生产过程的普遍特性.不同模态具有不同的过程特性,需要建立不同的模型,因此离线建模数据的模态划分与识别是整个多模态过程建模的关键问题之一.目前,常用的聚类算法需要对其结果进行人工分析和后续处理,无法真正实现多... 详细信息

多模态是复杂工业生产过程的普遍特性.不同模态具有不同的过程特性,需要建立不同的模型,因此离线建模数据的模态划分与识别是整个多模态过程建模的关键问题之一.目前,常用的聚类算法需要对其结果进行人工分析和后续处理,无法真正实现多模态过程的全自动模态识别.因此,本文提出一种全自动的多模态过程离线模态识别方法.首先通过宽度为H的大切割窗口对数据进行切割,利用改进的K-means聚类算法对窗口单元进行聚类;根据聚类结果,对稳定模态淹没现象进行处理,得到模态的初步划分结果;最终,利用小滑动窗口L,对稳定模态及过渡模态交接区域进行细划分,准确定位稳定模态与过渡模态的分割点.算法实现了多模态过程的全自动离线识别,并给出合理有效的识别结果.仿真分析表明此方法能够实现模态的自动识别,且识别结果准确.

关键词：模态识别多模态过程过渡模态稳定模态全自动

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基于乘波前体的2元TBCC变几何进气道一体化设计

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航空发动机 2019年第6期45卷 35-40页

作者：俞宗汉谢业平黄国平蒲永彬李乾王瑞琳南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

针对空天飞行器"地面起动-高速巡航"的宽马赫数飞行的设计需求,结合乘波体提高升阻比及2元进气道型面调节简单可实现的优势,设计了1种基于乘波前体的2元TBCC变几何进气道,并对不同工作状态下的2元进气道进行了数值模拟与分析... 详细信息

针对空天飞行器"地面起动-高速巡航"的宽马赫数飞行的设计需求,结合乘波体提高升阻比及2元进气道型面调节简单可实现的优势,设计了1种基于乘波前体的2元TBCC变几何进气道,并对不同工作状态下的2元进气道进行了数值模拟与分析计算。所用进气道的总偏转角为23°,唇口角为10°,可有效抑制溢流阻力。数值模拟结果表明:在飞行马赫数为2.0~4.0时,变几何进气道均能成功起动,流量系数在0.60以上,进气道的总压恢复系数为0.47~0.85,气动性能良好。同时,对过渡模态下的2元TBCC进气道进行数值模拟分析,探究了不同的流量分配方案对进气道性能的影响,发现随着流量比的增大,冲压通道出口的气动性能提升,流量系数和总压恢复系数均增大。

关键词： 2元变几何进气道超燃冲压发动机乘波前体数值模拟过渡模态流量分配航空发动机

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基于自适应窗口新息矩阵的多模态过程故障检测方法

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控制工程 2024年

作者：张瑞成丁家勇梁卫征华北理工大学电气工程学院

针对多模态过程中不同模态的过程特性不同，单一故障检测模型无法同时对稳定模态和过渡模态进行故障检测的问题，提出了一种基于自适应窗口新息矩阵的多模态过程故障检测方法。将历史正常数据利用慢特征分析（SFA）方法映射至慢特征（S... 详细信息

针对多模态过程中不同模态的过程特性不同，单一故障检测模型无法同时对稳定模态和过渡模态进行故障检测的问题，提出了一种基于自适应窗口新息矩阵的多模态过程故障检测方法。将历史正常数据利用慢特征分析（SFA）方法映射至慢特征（SF）空间，并选取其中具有强可预测性和故障敏感特性的向量子集组成轨迹子空间；然后，通过自适应步长的窗口新息矩阵（IM）来计算统计量，并求取控制限实现检测。通过TE多模态过程实验结果表明，方法可有效解决不同模态统计量不统一的问题，对大多数故障平均检测率达90%以上，虚警率不足2%，验证了方法的可行性。

关键词：故障检测多模态过程过渡模态慢特征分析新息矩阵

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