《面向高空飛行器氣壓模擬設備的負壓伺服控制系統研究》是依託華中科技大學，由楊鋼擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向高空飛行器氣壓模擬設備的負壓伺服控制系統研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊鋼
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以高空飛行器氣壓模擬實際需求為切入點，以負壓伺服系統為研究對象，以低壓區間的系統性能為研究重點，提出新型負壓伺服系統控制結構，以實現高精度、高回響負壓伺服控制。在華中科技大學多年進行氣壓控制研究的基礎上，首先對負壓狀態下容腔充抽氣熱力學過程，管路壓力動態特性等基礎性能進行研究。在此基礎上，分析現有的負壓伺服控制方法存在的問題，提出多負壓源多級容腔耦合控制和被控容腔充抽氣獨立控制兩種新的負壓伺服控制方案，深入研究新型控制方式所涉及的調節機制、系統設計方法、非線性控制策略以及參數最佳化及解耦等科學問題，最終研製出滿足某高空飛行器氣壓模擬裝置的原理樣機（絕壓1.17-110kPa，頻率2Hz，幅值0.2kPa，幅值比≤5%，相位差≤5º）。項目旨在負壓伺服系統的設計理論和方法方面取得一定成果，解決我國高空飛行器飛行高度半實物仿真的難題，以適應氣壓伺服技術和我國航空航天裝備技術發展的需要。
結題摘要
高空飛行器飛行高度半實物仿真將真實飛行氣壓環境引入飛行器研製過程中，可以有效縮短研製周期、降低研製成本。一些高空飛行器要求達到30km的飛行高度，對應的絕對壓力為1.17kPa，這使得採用氣壓伺服控制技術產生壓力更低、回響更快的氣壓模擬信號研究成為一種迫切需求。 項目研究以高空飛行器氣壓模擬需求為切入點，以壓力範圍1~110kPa的負壓伺服系統為研究對象，以1～10kPa低壓力區間的系統性能為研究重點，以實現高精度、高動態負壓伺服控制為最終目標，主要開展了以下5個方面的研究工作。（1）負壓伺服系統負壓容腔充抽氣熱力學過程、管路壓力回響特性等基礎性能研究；（2）多負壓源多級容腔耦合控制和充抽氣獨立控制兩種控制結構設計方法研究；（3）高動態、高精度負壓伺服系統非線性控制策略及實驗研究；（4）基於高速開關閥和變容積方法的負壓伺服系統控制結構的拓展研究；（5）面向高空飛行器氣壓模擬裝置的原理樣機研製。在此基礎上，成功研製出套用於某高空飛行器氣壓模擬裝置的高空高速氣壓模擬系統樣機（絕對壓力1.17~110kPa，回響頻率2Hz，幅值比誤差≤5%，相位差≤5°）。 項目相關研究成果已發表論文6篇，已投稿論文2篇，其中被SCI收錄4篇，EI收錄1篇；授權發明專利4項，正在申請發明專利2項；舉辦國際學術會議1次，做大會特邀報告1次；獲得國家技術發明二等獎1項；培養研究生7名，其中已畢業4名。項目在負壓伺服系統設計理論和方法方面取得了一定的成果，拓展了氣動比例/伺服技術的套用領域，不僅對氣壓控制技術的發展具有重要的理論意義，而且解決了我國高空飛行器半實物仿真的難題，具有重要的套用價值。
