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风洞流场抗时变干扰控制研究

实验流体力学 2023年

作者：刘为杰凌忠伟邓晓曼阎成陈海峰肖晋中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所

时变干扰问题在风洞流场控制中普遍存在，其中比较常见和典型的是跨声速连续变迎角试验中迎角对马赫数控制带来的干扰。为了在存在时变干扰情况下提高流场控制精度，创新的提出了一种新型的前馈+反馈复合控制方案。前馈控制采用基于超... 详细信息

时变干扰问题在风洞流场控制中普遍存在，其中比较常见和典型的是跨声速连续变迎角试验中迎角对马赫数控制带来的干扰。为了在存在时变干扰情况下提高流场控制精度，创新的提出了一种新型的前馈+反馈复合控制方案。前馈控制采用基于超前校正的增量式扩张状态观测器（Lead Correction based Incremental Extend State Observer,LIESO），反馈控制采用增量式比例积分（Proportional-Integral,PI）控制。以1.2 m跨超声速风洞连续变迎角试验为研究对象，对该复合控制方法进行试验验证。试验结果表明：LIESO+PI复合控制对时变干扰抑制效果显著，鲁棒性较好，对不同的模型堵塞度、试验马赫数适应性较好，具有较好的工程应用价值。

关键词：时变干扰扩张状态观测器超前校正增量式控制器复合控制

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2.4m跨声速风洞流场预测自抗扰控制

航空学报 2019年第11期40卷 120-128页

作者：刘为杰何帆凌忠伟中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所

针对2.4m跨声速风洞总压和马赫数控制具有强耦合、时滞、系统参数摄动和外界干扰不确定性等特点,设计了预测自抗扰控制。采用自抗扰控制(ADRC),将总压和马赫数两个通道之间的耦合、流场建模误差、系统的参数摄动和外界干扰等视为总干扰... 详细信息

针对2.4m跨声速风洞总压和马赫数控制具有强耦合、时滞、系统参数摄动和外界干扰不确定性等特点,设计了预测自抗扰控制。采用自抗扰控制(ADRC),将总压和马赫数两个通道之间的耦合、流场建模误差、系统的参数摄动和外界干扰等视为总干扰,通过扩张状态观测器(ESO)将总干扰估算出来并进行前馈补偿,一方面可以实现总压和马赫数的解耦控制,另一方面提高了流场的抗干扰能力。同时使用Smith预估器得到系统无时延输出并将其反馈至扩张状态观测器,加快其收敛速度,从而提高控制系统的性能。仿真结果表明,该控制器能够很好地实现总压和马赫数的解耦,并且具有良好的动态特性、抗干扰能力和鲁棒性。

关键词：风洞总压马赫数自抗扰控制 Smith预估器解耦控制

某高超声速风洞模型底压精确测量方法改进研究与试验验证

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计算机测量与控制 2022年第5期30卷 13-17,23页

作者：黄昊宇黄辉张鑫凌忠伟中国空气动力研究与发展中心高速所四川绵阳621000

针对某高超声速风洞模型底压量值低精确测量难度大、底压传感器容易过温超载等问题,在某高超声速风洞中建立了一套可精确测量风洞模型底压的专用装置;该装置采用了小量程绝压式薄膜电容规作为主要的测量元件,并有针对性的设计了传感器... 详细信息

针对某高超声速风洞模型底压量值低精确测量难度大、底压传感器容易过温超载等问题,在某高超声速风洞中建立了一套可精确测量风洞模型底压的专用装置;该装置采用了小量程绝压式薄膜电容规作为主要的测量元件,并有针对性的设计了传感器过压保护气路、水冷隔热结构和测控程序;该装置布置于该风洞试验段内模型支撑机构上,可大幅缩短测压气路,减少转接环节;该装置在马赫数5~9试验条件下开展了HB-2标模试验验证,试验结果表明:该模型底压精确测量装置达到了设计要求,集成度高,故障率低,系统稳压时间显著缩短,可快速响应模型底部压力变化情况,可适应高马赫数试验条件下模型底压测量要求,系统测量精度优于0.5%,能大幅度提高了高超声速风洞模型底压测量的精准度。

关键词：高超声速风洞模型底压精确测量验证

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FL-23风洞级间分离与网格测力试验系统

实验流体力学 2013年第4期27卷 109-112页

作者：何彬华凌忠伟胡向鹏高鹏中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

近年来,随着飞行器研制不断高速化发展,一些型号要求在超声速条件下实现级间分离与网格测力试验。为了实现超声速飞行器级间分离与网格测力风洞试验,利用FL-23跨超声速风洞独有的投放机构,通过对上、下支撑及其控制系统进行改造升级,实... 详细信息

近年来,随着飞行器研制不断高速化发展,一些型号要求在超声速条件下实现级间分离与网格测力试验。为了实现超声速飞行器级间分离与网格测力风洞试验,利用FL-23跨超声速风洞独有的投放机构,通过对上、下支撑及其控制系统进行改造升级,实现了X、Y两个方向的复合运动,建立了马赫数0.3～4.0的级间分离系统。经过多期型号试验验证,该系统对模型定位控制精度达到要求,满足飞行器高马赫数下开展级间分离与网格测力风洞试验需求。

关键词：风洞超声速流动控制系统级间分离网格测力

Ф0.5米高超声速风洞纹影监视系统数字化改造与应用

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自动化与仪器仪表 2017年第4期 178-180页

作者：黄昊宇黄辉凌忠伟夏洪亚中国空气动力研究与发展中心高速所四川绵阳621000

纹影监视系统是风洞流场监视的主要工具之一,原有(0.5米高超声速风洞纹影监视系统为模拟视频采集系统,具有视频信号清晰度低,存储介质落后,查询繁琐等缺点。通过对纹影系统的数字化改造,提高了纹影系统视频质量及自动化程度,增加了监视... 详细信息

纹影监视系统是风洞流场监视的主要工具之一,原有(0.5米高超声速风洞纹影监视系统为模拟视频采集系统,具有视频信号清晰度低,存储介质落后,查询繁琐等缺点。通过对纹影系统的数字化改造,提高了纹影系统视频质量及自动化程度,增加了监视点位,拓展了部分主要功能。新系统已成功应用于(0.5米高超声速风洞,为风洞安全高效运行打下坚实的基础。

关键词：纹影监视系统数字化

Ф0.5米高超声速风洞温度标定系统的建立与应用

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自动化与仪器仪表 2016年第11期 218-220页

作者：黄昊宇黄辉凌忠伟曹小兵中国空气动力研究与发展中心高速所四川绵阳621000

为满足风洞测量精细化需求,从源头上减小温度测量误差,我部有针对性的研制建立了一套新的温度标定系统,实现了热电偶、热电阻等温度一次仪表的自动化检定功能和温度二次仪表检定功能,具有标准化程度高、测量精度高、自动化程度高等特点... 详细信息

为满足风洞测量精细化需求,从源头上减小温度测量误差,我部有针对性的研制建立了一套新的温度标定系统,实现了热电偶、热电阻等温度一次仪表的自动化检定功能和温度二次仪表检定功能,具有标准化程度高、测量精度高、自动化程度高等特点。该系统已成功应用于Ф0.5米高超声速风洞试验,结果表明:该系统对于提高温度仪表使用的可靠性,保证风洞试验质量和安全运行具有十分重要的作用。

关键词：温度测量风洞标定系统

基于PXI总线的Φ0.5米高超声速风洞测量系统研制与应用

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计算机测量与控制 2017年第9期25卷 21-24页

作者：黄昊宇黄辉凌忠伟郑庆中国空气动力研究与发展中心高速所四川绵阳621000

测量系统是风洞中必不可少的重要的设备之一,其性能对风洞试验的准确性、可靠性和运行效率具有至关重要的影响;近年来,Φ0.5米高超声速风洞原有测量系统逐渐暴露出精准度下降、软件通用性不足、维护不便等缺点,已不能完全满足日益复杂... 详细信息

测量系统是风洞中必不可少的重要的设备之一,其性能对风洞试验的准确性、可靠性和运行效率具有至关重要的影响;近年来,Φ0.5米高超声速风洞原有测量系统逐渐暴露出精准度下降、软件通用性不足、维护不便等缺点,已不能完全满足日益复杂的风洞试验需求;针对此情况,该风洞重新研制建立了一套基于PXI总线的64通道的测量系统,并通过严格测试投入应用,该系统的应用在一定程度上提高了试验数据测量的准确性、可靠性和自动化程度,拓宽了Φ0.5米高超声速风洞的综合性能。

关键词：风洞测量系统 PXI总线研制

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高超声速风洞模型底部压力测量方法研究

自动化与仪器仪表 2015年第10期 169-171页

作者：黄昊宇凌忠伟黄辉郑庆中国空气动力研究与发展中心高速所四川绵阳621000

模型底部压力测量是高超声速风洞高超声速风洞气动力试验的重要组成部分,它的精确度直接影响到模型气动特性的精确测量。考虑到高超声速流场条件下,模型底部压力低,测量难度大的问题,我们找到了一种行之有效的解决方法,即采用振动筒式... 详细信息

模型底部压力测量是高超声速风洞高超声速风洞气动力试验的重要组成部分,它的精确度直接影响到模型气动特性的精确测量。考虑到高超声速流场条件下,模型底部压力低,测量难度大的问题,我们找到了一种行之有效的解决方法,即采用振动筒式压力传感器测量参考压力与压差传感器测量压差相结合的方法来测量模型底部压力。实际应用中证明该方案设计合理,可明显提高模型底部压力数据的可信度。

关键词：高超声速风洞模型底部压力振动筒式压力传感器测量

某式某型高超声速风洞连续变攻角测力试验测试系统研制及关键技术研究

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自动化与仪器仪表 2021年第2期 33-37页

作者：黄昊宇黄辉凌忠伟张鑫中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所四川621000

在某式某型高超声速风洞开展了连续变攻角测力试验技术研究,针对性地建立了某式某型高超声速风洞专用的连续变攻角试验软硬件测试系统,完成了模型攻角的实时测量、滤波截止频率和机构运行角速度择选、多类信号高速连续采集、信号相关性... 详细信息

在某式某型高超声速风洞开展了连续变攻角测力试验技术研究,针对性地建立了某式某型高超声速风洞专用的连续变攻角试验软硬件测试系统,完成了模型攻角的实时测量、滤波截止频率和机构运行角速度择选、多类信号高速连续采集、信号相关性研究和数据同步修正、专用数据采集和处理软件研制等多项研究内容。该项技术通过了多轮动态试验验证,从试验结果可以看出,同阶梯变攻角试验方式相比,某式某型高超声速风洞连续变攻角试验技术缩短了约2/3的试验时间,大幅节约了气源,有效地减小天平温度效应,获取了更丰富的试验数据,达到了预期的研究目的,实现了某式某型高超声速风洞连续变攻角测力试验技术的工程化应用,可用于大多数测力试验。

关键词：超声速风洞连续变攻角试验试验技术