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阵列数字阀控电液压力伺服系统混合编码控制

机械工程学报 2024年第4期60卷 143-154页

作者：高强李林飞朱玉川南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学无锡研究院无锡214000 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013

针对变转速直升机摩擦离合传动对高可靠电液压力伺服控制技术的需求,基于A型半桥液阻回路和并联数字液压技术提出一种阵列数字阀控电液压力伺服结构。在深入分析系统工作原理基础上,建立其数学模型,揭示等值编码型阵列数字阀输出流量特... 详细信息

针对变转速直升机摩擦离合传动对高可靠电液压力伺服控制技术的需求,基于A型半桥液阻回路和并联数字液压技术提出一种阵列数字阀控电液压力伺服结构。在深入分析系统工作原理基础上,建立其数学模型,揭示等值编码型阵列数字阀输出流量特性。为进一步提高数字阀压力控制精度和使用寿命,提出一种融合非线性脉冲数量调制(Pulse number modulation,PNM)编码、非对称差动脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)、信号缓冲分配以及信号循环分配技术的混合编码控制策略。试验结果表明,当采用混合编码控制策略后,在跟踪恒定压力时的最大和平均误差相较于PNM编码控制器分别减少47.6%和87.9%,并且切换次数标准差相较于差动PWM控制器从31.6降至为2.5。因此所提出的混合编码控制策略可有效兼顾压力控制的高精度,以及阵列数字阀切换次数分布均匀性。

关键词：阵列数字阀压力伺服阀 PNM编码差动PWM 混合编码控制

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数字先导燃油计量滑阀无模型滑模控制研究

推进技术 2024年

作者：高强刘骅毅牛明洋南京航空航天大学机电学院江苏大学流体机械工程技术研究中心

为了提高传统电液伺服阀先导驱动燃油计量滑阀结构的可靠性与动态性能，提出了一种数字阀阵列和节流孔组合先导驱动燃油计量滑阀的新构型。在深入分析燃油计量滑阀工作原理基础上，搭建其非线性数学模型，并基于滑阀位移实测数据对数字... 详细信息

为了提高传统电液伺服阀先导驱动燃油计量滑阀结构的可靠性与动态性能，提出了一种数字阀阵列和节流孔组合先导驱动燃油计量滑阀的新构型。在深入分析燃油计量滑阀工作原理基础上，搭建其非线性数学模型，并基于滑阀位移实测数据对数字阀的流量系数进行了辨识。不同占空比脉宽调制（PWM）信号下的阀芯位移仿真与实验结果基本一致，验证了模型的准确性，同时揭示了阀芯位移的振荡规律。幅频特性测试结果表明，该燃油计量滑阀在跟踪±50%全行程时的-3dB幅频宽达到16.5 Hz。进一步地，提出了一种不依赖于对象模型的无模型滑模控制算法，结果表明，在跟踪轨迹x=4.5sin(2πt)时，与PID控制相比，无模型滑模控制器的最大误差、平均误差以及误差的标差分别减少45.1%、15.4%、23.3%。

关键词：燃油计量滑阀数字阀阵列辨识无模型滑模控制非线性数学模型

一种选取最优解调频带新方法——Multigram

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推进技术 2024年第7期45卷 237-249页

作者：盛嘉玖陈果贺志远刘曜宾王浩尉询楷南京航空航天大学民航学院江苏南京211106 南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300 北京航空工程技术研究中心北京100076

针对Fast-Kurtogram易受非高斯噪声干扰的不足,提出一种基于多层滑动滤波器组,找寻最优解调频带的新方法——Multigram。首先,借鉴Protrugram滑动分割频带思想,构建多层、多滤波中心和带宽的滤波组。然后,根据各层不同滤波中心和带宽依... 详细信息

针对Fast-Kurtogram易受非高斯噪声干扰的不足,提出一种基于多层滑动滤波器组,找寻最优解调频带的新方法——Multigram。首先,借鉴Protrugram滑动分割频带思想,构建多层、多滤波中心和带宽的滤波组。然后,根据各层不同滤波中心和带宽依次进行带通滤波,对滤波信号进行包络自相关谱分析,在容差范围内计算谱峭度,以选取最优解调频带。最后,采用最优滤波中心和带宽进行带通滤波和包络谱分析。将方法应用于滚动轴承故障诊断,基于机匣测点的模拟故障轴承试验和自然故障轴承试验结果表明:该方法可有效选取适宜的解调频带,相比于Fast-Kurtogram,Protrugram,Autogram和Infogram,诊断结果更具优势。

关键词：故障诊断滚动轴承 Multigram 共振解调最优解调频带

激光粉末床熔融稀土改性高强铝合金形性调控研究

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中国激光 2024年第10期51卷 244-254页

作者：齐世文顾冬冬张晗戴冬华南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京210016 江苏省高性能构件激光增材制造工程研究中心江苏南京210016

激光增材制造稀土改性高强铝合金因具备轻质高强、复杂构件一体化成形等优势,在航空航天领域具有广阔的应用前景。围绕激光增材制造成形工艺优化、冶金缺陷抑制、力学性能提升及复杂构件形性调控等的研究是近年来的研究难点。本团队开... 详细信息

激光增材制造稀土改性高强铝合金因具备轻质高强、复杂构件一体化成形等优势,在航空航天领域具有广阔的应用前景。围绕激光增材制造成形工艺优化、冶金缺陷抑制、力学性能提升及复杂构件形性调控等的研究是近年来的研究难点。本团队开展了激光粉末床熔融成形稀土改性高强铝合金Al-4.2Mg-0.4Sc-0.2Zr的激光工艺优化研究,基于试验表征与数值模拟相结合的方法,揭示了激光扫描速度对成形试件表面质量、内部冶金缺陷、熔池传热传质行为及纳米析出相分布的影响机制。结果显示:当激光功率为300 W、激光扫描速度为800 mm/s,并辅以325℃/4 h的时效热处理时,成形试件的致密度最优,为99.5%,抗拉强度为512.4 MPa,延伸率为13.3%。基于优化工艺参数对航空领域两类典型的复杂构件开展了成形试验研究,成形试件的最长外形尺寸为570 mm,表面粗糙度Ra≤7.3μm,尺寸精度可达0.1 mm/100 mm。

关键词：激光技术增材制造激光粉末床熔融高强铝合金工艺调控力学性能

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热载荷下星载天线逆有限元变形重构方法

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 997-1004页

作者：顾叶青操卫忠袁慎芳孙为民黄欣婷黄天翔冯健东南大学国家预应力工程技术研究中心南京211189 南京电子技术研究所南京210039 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

为实现星载天线结构在服役过程中的实时变形监测,针对真实分布式热载荷下的星载天线板结构,研究了基于应变监测的逆有限元变形重构方法.首先,针对星载天线板结构提出了一种基于四节点四边形逆向壳单元的变形监测方法,通过建立基于位移... 详细信息

为实现星载天线结构在服役过程中的实时变形监测,针对真实分布式热载荷下的星载天线板结构,研究了基于应变监测的逆有限元变形重构方法.首先,针对星载天线板结构提出了一种基于四节点四边形逆向壳单元的变形监测方法,通过建立基于位移梯度的单元划分方法,对逆有限元单元划分进行优化,采用最小二乘误差函数构造结构应变与位移的矩阵关系.其次,建立天线板热试验系统,获取典型热载荷下的结构温度分布.然后,建立典型实验温差状态下的复合材料星载天线板结构有限元模型,获取结构表面应变和位移.最后,在典型热载荷下,验证所提变形重构方法的有效性.结果表明,变形重构的位移误差不超过0.5 mm,说明逆有限元法能够在典型热载荷下准确重构天线板变形.

关键词：星载天线分布式热载荷逆有限元法变形重构

基于激光原位预热的连续纤维增材制造层间强化机理研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 44-53页

作者：陈意伟单忠德范聪泽宋亚星宋文哲南京航空航天大学机电学院南京210016 国家先进印染技术创新中心泰安271000 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点,能够实现复合材料的快速低成本一体化制造,满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求。但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能... 详细信息

连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点,能够实现复合材料的快速低成本一体化制造,满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求。但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能较差,在长期使役过程中极易出现分层失效,严重限制其广泛应用。本研究提出了基于激光原位预热的连续纤维增材制造成形方法,通过建立基于“生死单元”技术的有限元仿真模型,揭示了激光预热对增材制造成形温度分布及其演变规律,并通过实验验证了其对改善成形制件层间性能的有效性,最终获得了激光预热的层间强化机理。结果表明,激光预热能够快速加热样件表面温度,促进层间树脂的熔合粘接,并进一步促进成形丝材的重熔浸渍,相较于未经预热样件,激光预热后层间剪切强度最大提升115%。

关键词：连续纤维增材制造激光预热层间强化生死单元

基于磁流变技术的主动控制拦阻装置设计与分析

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航空学报 2024年第12期45卷 282-295页

作者：郝嘉煜彭一明魏小辉马辉南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心南京211106

针对传统液压拦阻在面对多种类无人机拦阻功能适配性不足的缺点,基于磁流变技术和主动控制技术,提出了一种闭环拦阻装置。运用AMESim搭建了拦阻系统动力学仿真模型,并基于序列二次规划法对拦阻系统结构参数进行了选定,基于选定的参数,... 详细信息

针对传统液压拦阻在面对多种类无人机拦阻功能适配性不足的缺点,基于磁流变技术和主动控制技术,提出了一种闭环拦阻装置。运用AMESim搭建了拦阻系统动力学仿真模型,并基于序列二次规划法对拦阻系统结构参数进行了选定,基于选定的参数,对拦阻过程进行动态特性仿真,并对主动控制系统介入前后性能进行比对分析。为了更准确的模拟无人机拦阻过程的动态特性,基于有限段法构建拦阻索,并引入VL Motion构建多学科协同联合仿真。研究结果表明:主动控制介入后挂索瞬间峰值加速度相比加入前下降23%,拦阻距离下降9%,拦阻时间缩短3%,并且在挂索后无人机持续减速的过程中,加入主动控制后无人机加速度变化更加缓和;针对不同质量无人机,基于磁流变技术的主动控制拦阻装置比液压拦阻系统的适配性更好,拦阻距离和拦阻过载更加集中可控。

关键词：固定翼无人机拦阻装置拦阻动力学磁流变技术序列二次规划法

基于混合有限元模型的航空发动机主轴承剥落故障仿真分析方法

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航空发动机 2024年第3期50卷 79-86页

作者：吴英祥尉询楷冯国全赵紫豪李伦绪陈果中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 北京航空工程技术研究中心北京100076 南京航空航天大学民航学院南京210016 南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300

高保真的整机实体有限元模型可以逼真地反映航空发动机整机振动特性,但是难以考虑复杂的滚动轴承故障动力学模型,且其计算量太大,不能胜任主轴承故障激励下的整机非线性动力学仿真。为了有效地进行发动机主轴承的故障诊断,开展了主轴承... 详细信息

高保真的整机实体有限元模型可以逼真地反映航空发动机整机振动特性,但是难以考虑复杂的滚动轴承故障动力学模型,且其计算量太大,不能胜任主轴承故障激励下的整机非线性动力学仿真。为了有效地进行发动机主轴承的故障诊断,开展了主轴承剥落故障激励下的整机振动响应机理研究,提出了一种基于整机实体有限元模型和整机梁单元有限元模型的主轴承故障动力学混合仿真分析方法。利用整机梁单元模型仿真分析得到主轴承故障激励下与机匣相连接的主轴承支反力,在整机实体有限元模型中去除转子实体有限元模型,将支反力直接施加到各支承处的轴承座上,利用瞬态响应分析方法获取主轴承故障激励下的整机振动响应,并利用整机梁单元模型进行了方法验证。结果表明:利用混合有限元仿真方法获取了航空发动机主轴承故障激励下的仿真信号,误差均不超过1%,表明了所提出方法的正确有效性。

关键词：主轴承剥落故障动力学仿真有限元航空发动机

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基于状态观测器的智能悬臂梁自适应SSDV半主动振动控制研究

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兵器装备工程学报 2024年第6期45卷 238-245页

作者：白永明蔡亮亮季宏丽江苏省陶瓷材料与工艺工程技术研究开发中心江苏宜兴214206 无锡工艺职业技术学院江苏宜兴214206 南京航空航天大学南京210016

半主动振动控制因其不需精确的结构模型就能实现较好的振动控制效果,以航天器上使用的某种轻质复合材料制作的智能悬臂梁结构件为载体,设计一种基于状态观测器的自适应SSDV半主动控制方法对其进行振动控制研究,取得了较好的控制效果,状... 详细信息

半主动振动控制因其不需精确的结构模型就能实现较好的振动控制效果,以航天器上使用的某种轻质复合材料制作的智能悬臂梁结构件为载体,设计一种基于状态观测器的自适应SSDV半主动控制方法对其进行振动控制研究,取得了较好的控制效果,状态观测器观测值误差在1%之内,一阶振动幅值减少了75.24%。这为航天器上柔性化和低刚度的悬臂结构件的振动控制提供一种有效可行的参考方法。

关键词：智能悬臂梁状态观测器自适应SSDV 半主动振动控制