气动张力控制系统的建模与仿真 摘要：本文简单介绍了张力控制的相关知识及气动张力控制系统的组成及工作原理，并对张力控制系统的收卷控制部分进行了数学建模与仿真。建立了比例压力阀控缸开环系统的简化模型，采用PID控制方法，在Matlab仿真平台进行系统模型仿真，得到了系统仿真曲线。 关键词：张力控制气动比例控制系统建模与仿真 近年来，气动技术以其自身独特的传动方式和优点，如清洁、结构简单、气体来源充足和成本相对较低，已在工业自动化领域广泛应用。将气动技术应用于恒张力控制系统已成为一个重要研究领域，PID控制，现代控制理论，智能控制等都被应用到气动系统的控制中。但是气动控制系统，由于气体的可压缩性，阀口非线性及气缸摩擦力等因素的影响，导致了气动伺服系统的强非线性、固有频率低、刚度小、阻尼小等特点，要得到满意的控制伺服系统比较困难。要对气动伺服控制系统进行分析和研究，一般需要首先建立该控制系统的数学模型。 本文通过介绍张力控制的相关知识及气动比例控制系统原理与组成，针对张力控制系统的收卷控制部分建立简单的比例压力阀控缸开环控制系统的数学模型，并在Matlab环境下进行了仿真。 一、张力控制的基础知识 张力控制，简单地说就是要控制物体在设备上输送时物体上相互拉长或绷紧的力。张力控制系统往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，主要应用于造纸、纺织、薄膜、电线等轻工业中，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。在带材或线材的收卷和放卷过程中，为保证生生产的质量和效率，保持恒定张力是很重要的。 这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。若张力不足,原料在运行中产生漂移,会出现分切复卷后成品纸起皱现象;若张力过大,原料又易被拉断,使分切复卷后成品纸断头增多。 一套典型的张力控制系统主要由张力控制器，张力读出器，张力检测器，制动器和离合器构成。根据环路可分为开环，闭环或自由环张力控制系统；根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式，浮辊式，跟踪臂式等。 1.典型收卷张力控制示意图
本科生毕业论文（或设计）（申请学士学位） 论文题目汽车四缸发动机建模及仿 真 作者姓名Q Q:1006025275 所学专业名称 指导教师 年月日
目录 摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。Abstract ........................................................................................................... 错误！未定义书签。引言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。1发动机曲轴活塞机构的概况及研究的意义和内容.................................. 错误！未定义书签。 1.1国内、外现状概况........................................................................... 错误！未定义书签。 1.2现状分析........................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3论文研究的目的和意义................................................................... 错误！未定义书签。 1.4论文研究的主要内容....................................................................... 错误！未定义书签。2单缸发动机活塞连杆机构的概述.............................................................. 错误！未定义书签。 2.1汽车发动机活塞连杆机构的简化................................................... 错误！未定义书签。 2.2汽车发动机活塞连杆机构的数学建模........................................... 错误！未定义书签。 2.1.1活塞连杆机构的运动分析.................................................... 错误！未定义书签。 2.1.2建立机构的数学模型方程.................................................... 错误！未定义书签。 3 基于Solidworks的汽车发动机活塞机构的三维建模............................. 错误！未定义书签。 3.1 Solidworks简介 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3.2汽车发动机活塞连杆机构三维实体模型建立实现....................... 错误！未定义书签。 3.3三维建模的基本假设和步骤........................................................... 错误！未定义书签。 3.4各子结构的三维实体模型的建立................................................... 错误！未定义书签。 3.4.1缸体模型简化........................................................................ 错误！未定义书签。 3.4.2活塞子结构............................................................................ 错误！未定义书签。 3.4.3连杆子结构的建模................................................................ 错误！未定义书签。 3.4.4曲轴子结构的建模................................................................ 错误！未定义书签。 3.5汽车发动机活塞连杆机构虚拟装配............................................... 错误！未定义书签。 3.5.1组装连杆................................................................................ 错误！未定义书签。 3.5.2汽车发动机虚拟装配............................................................ 错误！未定义书签。 4 基于SolidWorks的活塞运动学仿真........................................................ 错误！未定义书签。 4.1 运动仿真概述.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.2活塞仿真过程................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.1进入SolidWorks仿真界面................................................... 错误！未定义书签。 4.2.2 机构的设置........................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.3活塞的运动仿真.................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.4活塞的运动分析.................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.5仿真结果与理论数学分析结果比较.................................... 错误！未定义书签。小结 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。参考文献......................................................................................................... 错误！未定义书签。
实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示
PT6系列发动机是加拿大普惠公司的产品，包括涡桨和涡轴变种，是当前使用最为广泛的输出轴功率的航空发动机之一。在美国军用编号中，PT6的相应型号分别被命名为T74和T101。 与首台在1963年面世的450SHP轴马力的PT6A发动机相比，如今PT6发动机系列的功率增加了四倍，功重比提高了40%，燃油消耗率降低了20%。 据了解，PT6发动机已生产了52000多台，并被应用在130个不同领域，PT6发动机所在机队的飞行时间已累计多达3.9亿小时。在全球航空领域普遍进行的重要任务中都能找到PT6发动机，从救援工作到预定的客运服务，从货运服务到要客接送，从农业应用到军事飞行培训、从消防救火到搜救任务。PT6A发动机高可靠性也加速了20世纪80到90年代的单发涡桨飞机的发展。
PT6A 是涡桨发动机，PT6B 和PT6C 是涡轴发动机。PT6发动机的各变种及参数如下： PT6A http://www.pwc.ca/en/engines/pt6a PT6A 家族包括了一系列自由涡轮涡桨发动机，输出功率500-1940shp （433-1447 kW ） Thermodynamic Power Class* (ESHP***) Mechanical Power Class* (SHP) Propeller Speed (Max. RPM) Height** (Inches) Width** (Inches) Length** (Inches) PT6A 'Small' (A-11 to A-140) 600 to 1075 500 to 900 1,900 to 2,200 21 to 25 21.5 61.5 to 64 PT6A 'Medium' (A-41 to A-62) 1,000 to 1,400 850 to 1,050 1,700 to 2,000 22 19.5 66 to 72 PT6A 'Large' (A-64 to A-68) 1,400 to 1,900 700 to 1,700 1,700 to 2,000 22 19.5 69 to 75.5 The PT6A family is a series of free turbine turboprop engine providing 500 to 1,940shp (433 to 1,447 kW) Small
阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 控制系统设计与仿真上机实验报告 学院：自动化学院 班级：自动化 姓名： 学号： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 一、第一次上机任务 1、熟悉matlab软件的运行环境，包括命令窗体，workspace等，熟悉绘图命令。 2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激
下响应的数值解。 2?，??n10?0.5,??(s)G n22?????2ss nn3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。 2?，，??5T?n100.5,???Gs)( n22???1)?s(?2s)(Ts?nn4、自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。 程序代码如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
;曲线如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 二、第二次上机任务 试用simulink方法解微分方程，并封装模块，输出为。得到各、1x i 状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。 ?x?x??xx?3121? ??xx?x???322 ??xx?xx??x??32321参数入口为的值以及的初值。（其中，以及??????x28?10,?8/,,3,?i1模块输入是输出量的微分。）初值分别为提示：0.001xxx?0,?0,?312s:Simulink
涡喷涡扇发动机控制系统建模与仿真实验报告姓名：学号：班级：时间成绩： 一“涡喷发动机控制系统建模与仿真实验”实验报告 1 地面试车实验 海平面温度：高度：0Km 2 空中试车实验 弹道： 1 海平面温度：0度高度：9Km 马赫数：转级状态：95%
二“涡扇发动机控制系统建模与仿真实验”实验报告
三 思考题答卷（在此请回答思考题） 1) 该涡喷发动机控制系统建模仿真实验台建立的是何种发动机数学模型 该发动机是一种小型、单轴不加力、各几何参数不可调的涡轮喷气式发动机。 2) 发动机稳态模型和动态模型的区别是什么发动机工作状态有哪些 稳态模型：定常；动态模型：非定常 状态： 最大 m ax n =5015022000+- 转/分 额定： ±转/分 80%： ±转/分 慢车： ±转/分 3) 试写出涡喷发动机稳态模型计算中的共同工作方程 const = 4) 发动机动态模型中微分方程常用的数值解法有哪些各自优缺点是什么常微 分方程解法有欧拉法、改进欧拉法和龙格－库塔法。欧拉法简单，计算速度快，但精度不高。龙格－库塔法精度高，但算法复杂，计算时间长。改进欧拉法是一种折中方案。 5) 阐述牛顿－拉夫逊方法解非线性方程组的原理。 定义残量(1,2,3)i z i =如下： 1T m C z P P η=- 233z =-????计算特性图 355z A A =-计算 收敛条件(1,2,3)i z i ε≤=。 若用向量X 表示3个试取值
123(,,)T X x x x = 用向量Z 表示3个残量，即 123(,,)T Z z z z = 显然残量Z 是试取值向量X 的函数 ()Z F X = 这是多元非线性方程组。确定共同工作点，就是求解方程组 ()0F X = 6) 涡喷发动机稳态工作时采用何种控制计划外界干扰主要指的是什么当飞行 条件变化时，为什么能够保证发动机转速不变 闭环负反馈调节；马赫数，飞行高度，气流偏角，等 7) 试车中超调量、调节时间和调节精度是如何定义的
燃气涡轮发动机 1.压气机、燃烧室、涡轮称为燃气发生器，燃气发生器又称为核心机。 2.发动机压力比EPR：低压涡轮出口总压与低压压气机进口总压之比，同气流通过发动机的 加速成比例。表征推力。 发动机涵道比：指涡扇发动机通过外涵的空气质量流量与通过内涵的空气质量流量之比。 涵道比为1左右是低涵道比，2～3左右是中涵道比，4以上的高涵道比。低涵道比发动机产生推力是热排气高温高压。高涵道产生推力是风扇。 风扇转速n1：对于高涵道比涡扇发动机，由于风扇产生的推力占绝大部分，风扇转速也是推力表征参数。 3.总推力是指当飞机静止时发动机产生的推力，包括由排气动量产生的推力和喷口静压和环 境空气静压之差产生的附加推力。 4.当量轴功率ESHP：计算总的功率输出时，轴功率加上喷气推力的影响。 5.进气道的流量损失用进气道的总压恢复系数σi表示：σi = p1*/ p0* (进气道出口截面 总压 / 进气道前方来流总压) ＜1 6.喘振：压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。喘振的根 本原因是由于气流攻角过大，使气流在叶背处发生分离，而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。 7.VSV偏开导致高压压气机流量系数变大，气流在压气机叶盆会发生偏离，形成涡流状态； 高压压气机会变轻，高压压气机转速上升，由于高压压气机出现涡轮状态，导致压气机进气量下降，此时风扇的流量系数下降，会在风扇和低压压气机叶片背处出现分离，发生喘振现象，之后风扇和低压压气机所需的功率上升，低压转子呈减速降低趋势。为保证发动机风扇的转速不变，发动机控制系统就会增加燃油流量，t3*与EGT上升，涡轮做功能力上升，保证风扇转速n1不变，n2上升。 8.防喘措施：防止压气机失速和喘振的方法常用：放气活门、压气机静止叶片可调和采用多 转子。 9.压气机结构的核心是转子组件和机匣。
姓名：学号：班级：时间成绩： 一“涡喷发动机控制系统建模与仿真实验”实验报告 1 地面试车实验 海平面温度：高度： 0Km 2 空中试车实验 弹道： 1 海平面温度： 0度高度： 9Km 马赫数：转级状态： 95% 二“涡扇发动机控制系统建模与仿真实验”实验报告
三 思考题答卷（在此请回答思考题） 1) 该涡喷发动机控制系统建模仿真实验台建立的是何种发动机数学模型 该发动机是一种小型、单轴不加力、各几何参数不可调的涡轮喷气式发动机。 2) 发动机稳态模型和动态模型的区别是什么发动机工作状态有哪些 稳态模型：定常；动态模型：非定常 状态： 最大 m ax n =5015022000+- 转/分 额定： ±转/分 80%： ±转/分 慢车： ±转/分 3) 试写出涡喷发动机稳态模型计算中的共同工作方程 const = 4) 发动机动态模型中微分方程常用的数值解法有哪些各自优缺点是什么常微 分方程解法有欧拉法、改进欧拉法和龙格－库塔法。欧拉法简单，计算速度快，但精度不高。龙格－库塔法精度高，但算法复杂，计算时间长。改进欧拉法是一种折中方案。 5) 阐述牛顿－拉夫逊方法解非线性方程组的原理。 定义残量(1,2,3)i z i =如下： 1T m C z P P η=- 233z =-????计算特性图 355z A A =-计算 收敛条件(1,2,3)i z i ε≤=。 若用向量X 表示3个试取值 123(,,)T X x x x =
用向量Z 表示3个残量，即 123(,,)T Z z z z = 显然残量Z 是试取值向量X 的函数 ()Z F X = 这是多元非线性方程组。确定共同工作点，就是求解方程组 ()0F X = 6) 涡喷发动机稳态工作时采用何种控制计划外界干扰主要指的是什么当飞行 条件变化时，为什么能够保证发动机转速不变 闭环负反馈调节；马赫数，飞行高度，气流偏角，等 7) 试车中超调量、调节时间和调节精度是如何定义的
MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127
指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid
0 概述 涡轮螺旋桨（简称涡桨）发动机是一种主要依靠螺旋桨产生的拉力或推力驱动飞机的航空动力装置，非常适合中等飞行速度（400～800km/h ）的飞机使用。与航空活塞式发动机相比，涡桨发动机具有功重比大、迎风面积小、振动小等优点，特别是随着飞行高度的增加，其性能更为优越；与涡轮喷气和涡扇发动机相比，它又具有耗油率低、起飞推力大等优点。涡桨发动机的这些特点对于往返于中小型机场甚至简易机场的短、中程运输飞机和通用飞机来说是非常适宜的。自20世纪50年代起，世界各国纷纷发展了以涡桨发动机和涡扇发动机为动力的中型运输机，其后因涡桨发动机高速性能不理想，市场逐渐被涡扇发动机挤占。近年来，由于燃油价格飙升，涡桨飞机的经济性优势更为凸显出来，同时随着螺旋桨设计、制造技术的进步，涡桨飞机在高亚声速 国外涡桨发动机的发展 摘 要:以航空发动机的技术性能为重点，通过对比、分析涡桨发动机的发展历程、发展现状，发展途径和发展计划，预测其未来的技术发展趋势并整理出成功的发展经验，为我国涡桨发动机的发展提供参考。 Abstract: Focusing on the technical performance characteristics of aero-engine,this article analyzes the development status, approach,trend,experience of turbo-propeller engines, and provides reference for the turbo-propeller engine research. 关键词：涡桨发动机；发展现状；发展途径；发展趋势；发展经验 Keywords: turbo-propeller engine ；development status ；development approach ；development trend ； development experience The Development Prospect of Turbo -Propeller Engines 周辉华/中航工业航空动力机械研究所 飞行时的推进效率大大提高，涡桨飞机重新受到军民用户的青睐，其市场开始逐渐复苏，涡桨发动机也被誉为“明天的绿色动力”、“支线飞机的脊梁”。 本文通过对比、分析国外涡桨发动机的发展历程、发展途径，整理出成功的发展经验和未来发展趋势，为我国涡桨发动机的发展及航空发动机产业的腾飞提供参考。 1 国外涡桨发动机发展历程和现状 1.1 国外涡桨发动机发展历程 1942年，英国研制出世界上第一台涡桨发动机“曼巴（Memba ）”，配装在皇家海军“塘鹅”舰载反潜飞机上。1945年由Derwent 涡喷发动机发展成的涡桨发动机，装于皇家空军著名的“流星”战斗机上首飞成功，标志着涡桨发动机进入实用阶段。此后，英国、美国和前苏联也陆续研制 出多种涡桨发动机，如Dart 、T56、AI -20和AI -24等。强劲的动力造就了一大批声名显赫的运输机和轰炸机。例如，美国于1956年服役的涡桨发动机T56/501，配装于C -130运输机、P -3C 侦察机和E -2C 预警机等多型飞机，经过不断改进改型，功率从2580 kW 发展到4414 kW ，用途上从军用转化为民用，且成系列化发展，目前已生产了17000多台，出口到50多个国家和地区。据报道，目前T56发动机仍在不断发展中，可能还会再服役30年；前苏联的NK -12M 的起飞功率达11025kW,是世界上功率最大的涡桨发动机，用于图-95“熊”式轰炸机、安-22军用运输机和图-114民用运输机等。 加拿大普惠公司的PT6A 发动机在民用涡桨发动机领域，无论是生产数量还是产值，都当之无愧扮演了领头羊角色。短短40年间，该发动机已系列化发展出数十个型别，功率范围涵
5.2自上而下设计曲轴连杆机构 5.2.1曲轴 本节建立的曲轴如图7.1所示。 图5.1曲轴 本节设计的曲轴具有4缸曲拐结构，以及前输出法兰、后输出轴颈等结构。其中曲拐机构相同，但方向不同，可以首先设计一个曲拐，在通过平移、旋转等操作进行 复杂形成其它三个曲拐。 1．进入装配模块，产品命名为product1，点击插入新零件按钮，点击product1，即归属为产品product1目录之下，零件命名为quzhou。 2．双击树结构中quzhou目录下的，进入quzhou的零件设计模块。 3．用草图设计功能，在平面上建立如图 5.2所示的草图。 4．用拉伸实体功能，将上面建立的草图拉伸34mm，如图5.2所示。 图5.2前输出法兰草图与拉伸凸台
5．用钻孔功能，在上面建立的拉伸实体的端面上建立沉头孔，在对话框中单 击“定位草图”按钮，定位孔的中心如图 5.3所示。定义孔对话框中的延伸选项页如图5.4所示，类型选项页如图 5.5所示。 图5.3定位圆柱销孔 图5.4孔定义对话框
图5.5孔类型对话框 6．用钻孔功能，在上一步建立的端面上，建立一个螺纹口。螺纹口中心定位 如图5.6所示，约束孔中心时，用直线功能，再标注尺寸如图 5.7所示。在定义孔对话框中，类型选项页设置如图 5.8所示，螺纹定义选项页设置如图 5.9所示。 图5.6定位螺纹孔
图5.7孔类型对话框图5.8螺纹孔定义对话框
7．用圆形阵列功能，以上一步的到的螺纹孔特征为旋转对象，绕X轴旋转，旋转步长为50°，生产7个实例，对话框设置如图 5.9所示，生成的整列如图 5.10所示。注意旋转的方向，如果方向不对，可以单击按钮改变阵列方向。 图5.9定义圆形整列 图5.10阵列孔
银河航空航天大学 课程设计 （论文） 题目复杂过程控制系统设计与Simulink仿 真 班级 学号 学生姓名 指导教师
目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 三种系统结构和原理 (3) 2.1 串级控制系统 (3) 2.2 前馈控制系统 (3) 2.3 解耦控制系统 (4) 3. 建立Simulink模型 (5) 3.1 串级 (5) 3.2 前馈 (5) 3.3 解耦 (7) 4. 课设小结及进一步思想 (15) 参考文献 (15) 附录设备清单 (16)
复杂过程控制系统设计与Simulink仿真 姬晓龙银河航空航天大学自动化分校 摘要：本文主要针对串级、前馈、解耦三种复杂过程控制系统进行设计，以此来深化对复杂过程控制系统的理解，体会复杂过程控制系统在工业生产中对提高产品产量、质量和生产效率的重要作用。建立Simulink模型，学习在工业过程中进行系统分析和参数整定的方法，为毕业设计对模型进行仿真分析及过程参数整定做准备。 关键字：串级；前馈；解耦；建模；Simulink。 0.前言 单回路控制系统解决了工业过程自动化中的大量的参数定制控制问题，在大多数情况下这种简单系统能满足生产工艺的要求。但随着现代工业生产过程的发展，对产品的产量、质量，对提高生产效率、降耗节能以及环境保护提出了更高的要求，这便使工业生产过程对操作条件要求更加严格、对工艺参数要求更加苛刻，从而对控制系统的精度和功能要求更高。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成比单回路系统“复杂”一些的控制系统，如串级控制（双闭环控制）、前馈控制大滞后系统控制（补偿控制）、比值控制（特殊的多变量控制）、分程与选择控制（非线性切换控制）、多变量解耦控制（多输入多输出解耦控制）等等。从结构上看，这些控制系统由两个以上的回路构成，相比单回路系统要多一个以上的测量变送器或调节器，以便完成复杂的或特殊的控制任务。这类控制系统就称为“复杂过程控制系统”，以区别于单回路系统这样简单的过程控制系统。 计算机仿真是在计算机上建立仿真模型，模拟实际系统随时间变化的过程。通过对过程仿真的分析，得到被仿真系统的动态特性。过程控制系统计算机仿真，为流程工业控制系统的分析、设计、控制、优化和决策提供了依据。同时作为对先进控制策略的一种检验，仿真研究也是必不可少的步骤。控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算机数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。在进行计算机仿真时，十分耗费时间与精力的是编制与修改仿真程序。随着系统规模的越来越大，先进过程控制的出现，就需要行的功能强大的仿真平台Math Works公司为MATLAB提供了控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink，这为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。
航空发动机性能仿真 1、概述 发动机是飞行器的心脏，其性能对飞行器的发展有着至关重要的影响。传统的发动机总体设计，主要通过对原准机的研究和改进，并在详细设计中对各种部件性能试验和地面台架试车、高空模拟试验、飞行试验等整机试验来预测其性能，研制周期较长。 随着飞行器研制速度加快，传统设计模式已不能满足快速设计验证的要求。自上世纪80年代中后期，欧美航空行业开始推行数字化研发体系，分别推出NPSS和VIVACE计划，旨在通过建立航空发动机协同开发平台，来减少发动机的研发周期和成本。PROOSIS是2007年结束的VIVACE计划的重要成果之一。它是一款面向对象的飞行器动力系统性能仿真软件，具有完善的动力系统零部件模型库，可用于各类航空发动机系统的建模仿真分析。
2、PROOSIS的优点 丰富、开放并支持自定义的多学科模型库 PROOSIS包含多个领域的组件库，各组件的源代码完全开放，用户不仅可以修改这些代码，也可以自定义特殊组件；因此，用户既可以应用软件自带的组件构建发动机系统，也可以通过继承或重新定义的方式创建特殊的组件来构建发动机系统。
完美的多学科耦合分析 可以在同一个模型中综合分析控制、机械、电气、液压等耦合状况；从而使得用户可以将发动机的热力循环过程、控制系统、燃油和冷却系统的液力过程、电气系统等综合在同一个模型中进行综合分析，并能够将发动机模型嵌入到飞控模型中分析其性能对整个飞机的影响。 无需因果逻辑的面向对象编程语言EL 各变量之间不是赋值格式的关系，而是函数关系，模型的通用性、复用性都更好；模型可以实现信息隐藏、封装、单重继承或多重继承等；因此，同一个发动机模型，可以根据已知参数的不同，进行不同的分析。
国产涡桨发动机的发展方向剖析 【摘要】自中国第一台涡轮螺旋桨发动机——WJ5于1965年试制成功以来，国产涡桨发动机历经风风雨雨快40余年，发动机的研制和生产技术取得了巨大的进步。纵观我国航空器的设计和研发基本都走同样的路线：引进—仿制—吸收—改进—自主研发的过程，航空发动机当然也不例外。至今已经形成了涡桨5、涡桨6、涡桨9等一系列涡轮螺旋桨发动机，在国产运-7、运-8和运-12等运输机上广泛运用，笔者从我国现有的技术水平和飞机生产需求方面分析国产涡桨发动机的发展趋势。 【关键词】涡桨发动机;发展;方向 涡桨-6系列发动机是我国涡轮螺旋桨发动机的典型代表，是中国株洲南方航空动力公司生产，现已经诞生出WJ6、WJ6C、WJ6D、WJ6E等多个型号，在我国某型飞机上装备，其单台功率达到4250当量马力，是我国目前生产的功率最大的涡轮螺旋桨航空发动机。 涡桨-5发动机是我国涡桨发动机的另一代表，由哈尔滨120厂生产，衍生出WJ5、WJ5A、WJ5B、WJ5AI和WJ5E等系列型号，主要装备于我国Y-7型系列飞机和SH-5型飞机上，单台可达2790当量马力。 涡桨-9发动机是株洲南方航空动力公司在原涡轴8A基础上改型而来，用于国产Y12飞机，代替进口的加普惠PT-6A型发动机，输出功率约为500kw。 随着飞机改型研发的不断深入，对发动机提出的要求也不断增加，如：要求提供更多供电输出，提升起飞功率，降低油耗，提高可靠性，提高“三防”性能，满足未来电传集成要求等等，对国产发动机提出了更高要求，促使发动机跟进改型。 我国的Y7系列飞机和SH5型号飞机使用WJ5系列型号发动机，新舟60系列飞机和Y12飞机则是我国的出口型飞机，它们分别采用加普惠公司的PW-127J 发动机和PT6A-27型发动机，是国外涡桨发动机在国产飞机上的应用代表。纵观国外航空发动机发展过程和我国涡桨发动机的现状，飞机发展的需要，很容易发现国产发动机的特点，看出国产涡桨发动机的发展必然趋势。 1.涡桨型航空发动机必然长期存在 众所周知，涡轮螺旋桨发动机在低速下效率高于涡扇发动机和喷气式发动机，在中低速飞机中有广泛的需求，如在巡逻、灭火等方面有广泛运用。 其次，涡桨发动机安全性高，对飞行场地要求相对较低，成本低。在小型客机，私人飞机、公务机、农业飞机和多用途飞机上有广泛运用。
航空燃气涡轮发动机原理复习知识点 第一章 记住华氏度与摄氏度之间的关系：Tf=32+9/5Tc 记住P21的公式1-72，p23的公式1-79,1-80 ，p29的公式1-85以及p33的公式1-99。 第二章燃气涡轮发动机的的工作原理 1.燃气涡轮发动机是将燃油释放出的热能转变成机械能的装置。它既是热机又是推进器。 2.燃气涡轮发动机分为燃气涡轮喷气发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮风扇发动机。其中涡轮风扇发动机是由进气道，风扇。低压压气机，高压压气机，燃烧室，高压涡轮，低压涡轮和喷管组成。涡轮风扇发动机是由两个涵道的。 3.外涵流量与内涵流量的比值，称为涵道比，B=Qm1/Qm2. 4.与涡轮喷气发动机相比，涡轮风扇发动机具有推力大，推进效率高，噪音低等特点。 5.单转子涡轮喷气发动机是由进气道，压气机，燃烧室，涡轮和喷管五大部件组成的。 其中压气机，燃烧室，涡轮称为燃气发生器，也叫核心机。
6.涡轮前燃气总温用符号T3*来表示，它是燃气涡轮发动机中最重要的，最关键的一个参数，也是受限制的一个参数。 7.发动机的排气温度T4*，用符号EGT表示。 8.发动机的压力比简称为发动机压比，用符号EPR表示。 9.要会画书本p48页的图2-9的布莱顿循环并且要知道每一个过程表示什么意思。 10.要知道推力的分布并且要掌握推力公式的推导过程。（简答题或者综合题会涉及到。自己看书本p5到P56）。
11.了解几个喷气发动机的性能指标：推力，单位推力，推重比，迎面推力，燃油消耗率。
第三章进气道 1.进气道的作用：在各种状态下，将足够量的空气，以最小的流动损失，顺利的引入压气机；当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时，通过冲压压缩空气，以提高空气的
远程与继续教育学院 本科毕业论文（设计） 题目：温控系统的设计及仿真(MATLAB) 学习中心： 学号： 姓名： 专业：机械设计制造及自动化 指导教师： 2013 年 2 月 28 日
摘要 温度是工业对象中一个主要的被控参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。温度控制是许多设备的重要的构成部分，它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内，以利于进行工件的加工与处理。 一直以来，人们采用了各种方法来进行温度控制，都没有取得很好的控制效果。如今，随着以微机为核心的温度控制技术不断发展，用微机取代常规控制已成必然，因为它确保了生产过程的正常进行，提高了产品的数量与质量，减轻了工人的劳动强度以及节约了能源，并且能够使加热对象的温度按照某种指定规律变化。 实践证明，用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。 本设计以89C51单片机为核心控制器件，以ADC0809作为A/D转换器件，采用闭环直接数字控制算法，通过控制可控硅来控制热电阻，进而控制电炉温度，最终设计了一个满足要求的电阻炉微型计算机温度控制系统。 关键词：1、单片机；2、PLC；3、MATLAB
目录 1单片机在炉温控制系统中的运用 (3) 1、1系统的基本工作原理 (3) 2温控系统控制算法设计 (3) 2.1温度控制算法的比较 (3) 2.2数字PID算法 (6) 3 结论................................................ 错误！未定义书签。致谢 (17) 参考文献 (18)
涡桨5 (WJ5) WJ5涡轮螺旋桨发动机外形 牌号涡桨5 用途民用涡桨发动机 类型涡轮螺旋桨发动机 国家中国 厂商哈尔滨东安发动机制造公司 生产现状WJ5A/AI/E生产 装机对象WJ5 Y-7 WJ5A SH-5 WJ5B Y-7/Y-7H WJ5AI/WJ5E Y-7/Y-7-100/Y-7-200B/Y-7H/Y-7H500 研制情况 涡桨5(WJ5)发动机是支线客机Y-7飞机的动力装置。1966年初在南方航空动力机械公司开始研制，1968年转由哈尔滨东安发动机制造公司继续研制生产，到1974年9月首次完成150h台架试验。1976年6月按照航空产品定型委员会(航定委)批准的试车大纲通过500h发动机设计定型台架试验，次年，WJ5发动机经航定委批准设计定型，并开始小批生产。发动机性能试飞是1975年完成的，共飞行107h。研制过程共用8台发动机进行了约 5680h台架试验。WJ5发动机曾在国内航线试用，因为在高温、高原环境起飞功率下降，使用受到限制，于1980年停止生产。 与WJ5发动机研制同时，海军于1969年8月提出研制涡桨型发动机作为水轰5(SH-5)飞机动力装置的任务。经论证，决定在WJ5发动机基础上重新设计涡轮部件，改型后的发动机编号为涡桨5甲(WJ5A)，起飞状态的当量功率提高442kW。1978年通过设计定型鉴定试验，次年完成发动机性能试飞，1980年初经航定委批准WJ5A发动机设计定型，装用WJ5A发动机的SH-5飞机于1985年投入使用。研制阶段生产了10台发动机用于台架试验和试飞，台架试验约2050h。 由于WJ5发动机在高温、高原环境条件下起飞功率不足，影响Y-7飞机在高温、高原地区使用。为改善Y-7飞机的性能，在Y-7飞机换***证会上决定研制WJ5AI发动机取代WJ5发动机作为Y-7飞机的动力装置。WJ5AI发动机的主要特点是将WJ5A降低起飞功率使用，同时吸收WJ5发动机在研制、生产和使用过程中所进行的设计改进成果，从而提高发动机工作可靠性、延长工作寿命，而且WJ5AI发动机的温度特性有了明显改善。WJ5AI的改型工作是从1979年底开始，1982年7月通过中国民航总局、空军、海军和航空工业部组织的技术鉴定。 为降低WJ5AI发动机燃油消耗率，改善其经济性，东安发动机制造公司和沈阳航空发动机研究所合作，请美国通用电气公司(GE公司)进行技术咨询，在 WJ5AI基础上重新设计涡轮部件，经改型设计形成WJ5E发动机。1987年5月中国政府批准这一合作工程项目实施，同年8月，与GE公司签订的技术咨询合同经批准正式生效。次年底完成了图纸设计，1990年9月完成样机装配和试验。经测试证明，WJ5E发动机的性能达到了改善经济性和预期目的。随后，两次通过CCAR33部规定的150h持久试验，并完成了CCAR33部规定的型号合格审定验证项目。1993年7月由飞行试验研究院完成了型号合格审定试飞，同年12月经中国民用航空总局批准，WJ5E发动机取得型号合格证。WJ5E发动机是中国首台按照中国