航空发动机 PID 控制频域设计方法研究

作者： 唐钰婷   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　PID参数整定　　频率响应法　　线性模型　　频域指标　　鲁棒性  

描述： 目前航空发动机控制系统主要采用PID控制，其参数的整定主要采用时域方法。但在控制系统的设计过程中，控制参数的整定仍是控制系统设计的难点问题。我国采用频率响应分析法对航空发动机PID控制系统的参数整定

航空发动机适航知识获取与表示方法研究

作者： 赵芷晴   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 不平衡分类　　重采样　　平衡随机森林　　产生式规则　　框架网络　　面向对象表示法  

描述： 发动机适航贯穿其研发-使用-维护等整个过程，要保证发动机的安全性，减少发动机易发故障的产生，在研制过程中必须严格按照适航标准进行研发和审定。因此，采用智能手段对航空发动机的型号研制中适航审定的规范、准则、经验、工具、手册、指南和试验数据等领域知识、经验知识、专家知识进行知识获取并构建航空发动机适航知识库，对我国大型飞机发动机的发展、发动机适航审定等航空安全保障工作具有重大研究意义。 本文提出了一种将事实知识、实例知识、因果关系知识、层次结构知识等引入面向对象思想的混合知识表示方法，并给出每种方法的实现过程和举例。该方法将知识库中的知识准确、全面的被表示出来，并且满足便于理解、规划、扩充与获取的要求；本文分析了知识库系统的总体框架，实现了知识库浏览、知识添加、删除、修改、查询和一致性和完整性检查。该系统功能上虽不是完整的、全过程的、全方位的，由于系统的可扩充性，使其完整性和规范性将在后续系统的完善中体现出来；本文基于SMOTE重采样方法，设计了基于实例距离分布重采样方法对定义进行抽取。实验分析表明，该重采样算法结合由C4.5决策树构建的平衡随机森林，在处理航空发动机适航知识中的定义抽取这样的极不平衡数据集的分类问题时，可提高分类结果，优于在全语料上进行直接分类的方法。

航空发动机鲁棒 PID 控制方法研究

作者： 狄名轩   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　联合仿真　　鲁棒PID　　IMC   PID　　极点配置  

描述： 航空发动机控制系统设计的目标是使发动机在不同的工作状态都具有良好的动态和静态性能。发动机具有较强的非线性，且动态特性随飞行条件和工作状态发生变化，本文针对发动机广泛使用的PID控制系统，开展控制器参数的整定方法研究，以提高控制系统的鲁棒性。建立了基于Simulink与AMESim的联合仿真平台，该平台包含了发动机模型、液压伺服机构和控制器三个部分。在仿真平台上，建立了发动机转速系统、压比系统、主燃油执行机构和喷口执行机构特性的线性模型，与非线性模型相比具有较好的精度。研究了航空发动机IMC-PID参数整定方法。将PID控制器三个参数转换为表征鲁棒性能的反馈滤波器时间系数。给出了谐振峰值M p与系统动态性能的具体关系，通过限制M p的大小，得到系统不确定范围内满足动态性能的数值，实现参数不确定系统的鲁棒PID控制参数整定，并且在仿真平台上进行了验证。针对模型与被控对象偏差较大的情况，给出参数调整方法。结合IMC-PID控制方法和相似变化理论，得到了飞行包线内发动机PID控制参数。提出了基于区域极点配置的航空发动机鲁棒PID参数整定方法。将PID控制转化为LQR状态反馈控制问题，通过线性矩阵不等式(LMI)求解。为了保证系统的鲁棒性能，将闭环系统的极点配置在复平面中的一个圆形区域内。分析了极点位置与系统动态响应的关系，并将极点区域用LMI表示，作为LQR方法的约束条件。通过包含极点约束的LQR方法即可获得具有鲁棒性的PID控制器。仿真结果显示该控制器在设定的模型失配范围内具有鲁棒性。最后分别采用IMC-PID方法和遗传算法整定航空发动机压比系统的控制参数。仿真结果表明IMC-PID方法具有更好的鲁棒控制效果。

航空公司航班运行调度模型与算法研究

作者： 周琨   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 飞机排班　　机组排班　　勤务组编排　　机组轮班　　航班运行调度　　协同多任务分配  

描述： 航班运行调度是指调度飞机与安排机组人员的生产资源配置工作，以落实航班计划的具体实施。航班运行调度工作一直存在安全与成本的矛盾：首先必须考虑航班运行安全因素，使执行航班飞行任务的飞机能够按规定完成例行检修，且机组人员值勤的飞行时间、值勤时间以及休息时间严格满足有关规章条例要求；在确保运行安全基础上，需要考虑航班运行成本因素，优化航班运行过程中的飞机日利用率与机组资源利用效率。妥善解决这一对矛盾对于航空公司组织生产运营、完成生产计划，以及实现飞机与机组人员等关键资源的优化配置有着至关重要的意义。为此，本文在详细深入分析国内外研究现状和我国航空公司运行特点基础上，结合民航当局有关航班运行管理规章，重点研究航班运行调度过程中的飞机排班问题和机组排班问题。出于降低问题复杂性、提高航班运行调度计划编排效率以及便于局部调整计划考虑，本文将机组排班问题分解成勤务组编排和机组轮班两个子问题分别进行研究。关于飞机排班问题，建立协同多任务分配方法，为每一架飞机指派每天的航班飞行任务和必要的例行检修任务，在确保航班运行安全基础上，提高飞机日利用率。首先，分析例行检修约束，构建飞机日利用率优化模型。随后，运用分枝定价算法求解。算法引入检修节点、虚拟飞机源节点以及剩余飞行时间的定义，将协同多任务分配过程表示为分区间的生成飞机路径，通过迭代求解由部分飞机路径构成的限制主问题，以及寻找飞机路径以改进目标值的定价问题，获得线性松弛问题的最优解；给出多种分枝方法划分解空间，以删除分数解，生成飞机排班计划。最后以实际航班计划为例，验证所提出的模型与算法的有效性。关于勤务组编排问题，考虑机组配置多样性，提出协同多任务分配方法，为每一个航段分配合适的机组配置，并严格遵循相应人员配置的机组需满足的编排约束，将航段组织为机组资源利用效率较高的勤务组。首先，根据不同人员配置的机组需满足的休息要求，为每一种机组配置构建相应的连接网络，通过由不同连接网络生成飞行路径实现协同多任务分配。其次，建立满足值勤期限制和飞行时间限制、优化机组资源利用效率的数学模型，使用分枝定价算法求解。并基于遵循时间限制因机组配置不同而各异但有序的特点，提出机组配置修正算子，以提高算法寻优效率。最后，选择与飞机排班问题相同的算例，验证所给的模型和算法的有效性。关于机组轮班问题，研究机组稳定性最优的轮班计划，将勤务组衔接为机组人员搭配相对固定的轮班任务，以提高机组人员满意度。首先，在分析机组轮班规则基础上，为每一个机型、基地以及机组人员岗位职级构建相应的连接网络，建立以执行勤务组计划所需机组人员数量最少为优化目标的数学模型，采用分枝定价算法求解。随后，给出机组稳定性的定义及其量化方法，针对不同岗位职级分别建立满足轮班任务数量约束，并优化机组稳定性的数学模型，设计启发式迭代算法，编排尽量减少机组人员构成发生变化的机组轮班计划。最后，根据勤务组编排问题的求解结果进行算例验证分析。本文通过以上三大部分的研究，给出了飞机排班、勤务组编排和机组轮班的调度模型和求解算法，实现了航班运行调度计划编排。

机场场面航空器滑行冲突控制方法及仿真系统研究

作者： 安宏锋   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： A   SMGCS　　Petri网　　滑行冲突　　控制器设计　　助航灯光  

描述： 随着航空运输业的飞速发展，机场场面竞争日益频繁，给机场的安全、高效运行带来越来越大的压力，实施先进场面引导与控制系统已迫在眉睫。本文主要针对先进场面引导与控制系统中的场面冲突问题，利用助航灯实施解脱引导与控制研究。 首先，本文分析了航空器滑行冲突控制及仿真系统的功能需求和总体框架，并分析了系统各组成模块及本文需要解决的两类冲突问题；其次，将基于Petri网的离散监控理论应用于滑行道相遇、对头冲突等问题的解脱研究，利用Petri网技术对滑行道交叉口、直线段进行场面活动建模，再依据场面运行管制规范建立对应的Petri网模型标识约束，并设计出逻辑互反约束控制器和不等式约束控制器，在此基础上给出了基于变迁使能状态的助航灯控制指令决策；然后，本文利用混杂系统理论对滑行道尾流间隔、禁区闯入及偏离滑行路径冲突等问题进行了研究，提出一种旨在避免滑行冲突的混杂控制模型，并依据航空器运动学方程建立被控对象模型，同时根据场面管制规范对每类可能出现的冲突进行建模并构造观测器，并依据观测到的冲突类型的不同，设计相应的冲突事件控制器综合，在此基础上进行了助航灯光指令生成器设计。最后，依据所研究的场面冲突解脱方法及助航灯控制指令算法，设计了基于PLC 和VC++6.0 的助航灯仿真系统，通过助航灯仿真控制试验，验证了本文冲突解脱方法的可行性。

基于进化理论的多学科优化方法及其在航空科学中的应用

作者： 盛建达   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 多学科优化设计　　遗传算法　　微分进化算法　　确定性算法　　混合优化算法  

描述： 传统的飞行器设计模式是经典的串行模式，随着设计方法的不断改进以及计算机运行能力的提高，多目标优化设计得到人们越来越多的关注和重视。多目标优化设计能够同时考虑多个方面的影响因素对飞行器整体进行设计，并广泛的被世界各地的科研机构和商业组织运用到各项科研和工程中。通常情况下不同的设计目标对设计参数的变化方向是相反的，因此需要采用最优化理论在解决这一系列问题。常用的最优化理论方法包含单目标及多目标的形式，对于绝大多数的理论都是在原有的单目标求解的理论基础上，采用某种方式把多目标问题转化为单目标问题进行求解。本文研究了单目标遗传算法，单目标微分进化算法以及BFGS算法用以解决单目标优化问题，并发展了BFGS/GA混合算法用来快速的得到优化结果。对于多目标问题通过引入非支配排序的方法，分别用遗传算法和微分进化算法进行优化求解。随后把多目标遗传算法和多目标微分进化算法用来进行多学科优化设计，优化了一个升浮一体飞行器，得到了较好的设计性能。

基于Lamb波的航空复合材料板结构损伤识别技术方法研究

作者： 冯勇明   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 结构健康监测　　Lamb波　　时间反转　　损伤指标　　信号处理　　匹配追踪方法　　损伤存在概率成像  

描述： 在线的连续监测，近乎实时地监测到结构损伤发生和作用的位置。本文的主要研究内容和取得的成果有：（1）对运用Lamb波时间反转法对复合材料板结构损伤监测进行研究。首先采用弹性力学基本方程求导了Lamb波频散方程

通用航空产业发展法律环境研究

作者： 陈程   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 通用航空产业　　法律环境　　法律体系　　宏观调控　　市场运营  

描述： 发展通用航空产业是经济和社会发展的需要并且有助于发展整个高新技术产业和增强国防实力。在我国,通用航空产业还处于产业形成和初步增长阶段。我国目前在通用航空产业领域的法律政策盲点较多,在产业规划、市场准入、空域管理、税收、价格等方面的法律政策都存在诸多弊端。法律环境的不健全已经在制度上严重制约了通用航空产业的发展。法律环境的研究对于通用航空产业发展具有重大意义。通用航空产业发展法律环境从纵向上来看,包括产业的立法、司法、执法等各方面,从横向来看,则主要包括法律体系、宏观调控、市场运营以及保障服务等方面。由于我国目前的通用航空产业仍处于立法阶段,因此,本文对我国通用航空产业的法律环境的分析则主要是以横向分析为主。以此为研究范围,文章通过对我国通用航空产业法律政策现状进行分析,得出我国通用航空产业法律环境在法律体系、宏观调控、市场运营及保障服务等方面存在的问题,并在借鉴美国和欧洲通用航空产业发展法律环境的先进经验基础上,提出了完善我国通用航空产业发展法律环境的建议,包括建立健全多层级的通用航空产业立法体系、立法中增大税收与财政支持力度、完善产业投资和安全监管制度、完善空域管理与通用航空机场保障制度。

航空发动机轮盘可靠性评估方法研究

作者： 刘小锐   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 发动机轮盘　　可靠性评估　　Bayes方法　　Weibull分布　　小子样　　信息融合  

描述： 完全不能接受的。针对这一问题,本文提出了一种基于信息融合的航空发动机轮盘可靠性评估方法,采用Bayes先验评估法,以Bayes统计推断思想为理论基础,有效的将来自不同信息源的轮盘可靠性信息应用到可靠性

航空发动机智能控制算法研究

作者： 孙晓东   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机智能控制　　发动机模型　　神经网络控制　　Smith补偿控制　　模糊控制　　PID控制  

描述： 神经网络整定的PID控制、多变量神经网络自适应控制和Smith预估补偿模糊PID控制,并分别进行了计算机仿真。 首先,作为控制算法研究的基础,本文采用“部件法”建立了某涡扇发动机的气动热力学模型,采用