针对具有状态不可测的单出杆液压缸位置伺服系统,提出一种基于扩张状态观测器和鲁棒控制器的输出反馈控制算法。所构造的扩张状态观测器在观测系统状态的同时,对系统的匹配未知干扰进行估计,并在设计的控制器中进行主动干扰补偿,提高系统控制性能。理论分析表明,本文所提出的液压位置伺服系统输出反馈控制器能够保证闭环系统的所有信号有界,以及保证预定的瞬态和稳态跟踪性能,当系统不存在未知干扰时可使系统获得渐近跟踪性能。由仿真结果可见,系统跟踪误差最大约为0.03mm,相对跟踪误差约为0.02%,证明了所提算法的有效性。

为了提高含有液压缸结构的系统受到冲击载荷时仿真准确性,研究了液压油缸的工作原理和液压缸在全行程位置时刚度突变现象,针对液压起竖油缸在全行程位置时的力学特性,建立了油缸的等效力学模型,提出了基于结构动力学的简化建模方法,通过仿真计算验证了该方法能够很好地模拟油缸刚度突变现象。

无杆式高压气动弹射器因开口的固有结构决定其存在一定量的泄漏,为此设计并开展样机泄漏测试试验。基于由实验数据拟合的标准干空气热力学状态方程,分别按理想气体和真实气体对比计算泄漏率,并拟合泄漏率随压力、行程变化的经验公式。建立考虑动态泄漏、真实气体效应及真实开阀规律的精确内弹道模型,对考虑和不考虑泄漏两种工况的结果进行对比,并详细分析考虑泄漏的弹射过程中热力学参数与负载运动参数的变化规律,将其与弹射试验数据、流体仿真结果进行对比。研究结果表明按理想气体计算的泄漏率比真实气体偏小约4%;泄漏率不超过4%/s;考虑泄漏的精确内弹道模型计算结果与弹射试验数据、流体仿真结果均基本一致,具有较高的计算精度。

分析气动液压弹射方式的两种弹射装置类型,研究一种以压缩空气为动力源、油液为传动介质,且具备油液自缓冲结构的多级气动液压弹射装置的弹射性能。针对弹射过程中气腔气体复杂多变过程、封闭油腔油液流动非线性、多级缸运动关系的不确定性及油液缓冲结构,结合真实气体热力学效应,推导封闭油腔油液的压力动态变化模型及多级缸动力学非线性模型,建立描述多级气动液压弹射过程的数学模型;通过数值求解方法,分析该多级气动液压弹射缸的运动规律及弹射性能。研究结果表明该多级气动液压弹射缸建压过程迅速,并能在0.2 s内以2.4 m有效弹射行程,将重1.5 t负载加速至19 m/s,弹射最大过载不超过16 g,且相邻两级缸的相对速度不超过15 m/s.

对用激光－莫尔偏折法测出的真实火箭燃气射流流场进行了数值仿真，在计算中采用了二阶精度的ＭＵＳＣＬ格式，将三维问题转化为二维问题，结果表明，理论计算与实验测量结果符合较好。

采用改进的MUSCL格式解三维可压缩平均雷诺纳维尔-斯托克斯方程组,湍流模型为Spalart-Allmaras代数模型,数值模拟了四种调整片不对称喷管在喷口压比为2.0、2.8、3.4和4.0条件下的欠膨胀超声速射流场,获得了射流场流谱和参数分布,并给出了单调整片不对称喷管出口压强比与射流偏转角和扩张角的分布曲线,计算结果和实验数据符合良好.

针对电液伺服系统中的模型不确定性和状态约束问题设计了一种模型参考鲁棒自适应控制(MRRAC)方法。将电液伺服系统的近似模型作为模型预测控制(MPC)的设计对象在设计过程中考虑状态约束并生成受约束的状态期望作为后续伺服控制方法的参考指令。为了克服液压系统中的模型不确定性基于反步法设计了鲁棒自适应控制器(RAC)实现了兼顾模型不确定性和状态约束的伺服控制。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制策略的闭环渐近稳定性且系统所有信号均有界。仿真结果表明控制器对于系统模型不确定性具有较强的鲁棒性且可实现对指定状态的有效约束充分验证了该控制策略的有效性。

考虑交流伺服系统中非线性和不确定因素的影响，设计了一种新型的自适应滑模控制策略。该控制方法通过自适应律调节滑模增益达到克服系统参数摄动和外部扰动的目的，同时根据伺服系统数学模型，设计了控制律并证明了其稳定性。不同载荷条件下的仿真与实验研究表明，该控制策略能保证系统具有很好的控制输入特性与动态性能。

在高压气动热力学过程中压力远大于临界压力、温度远偏离对应的玻义耳温度基于理想气体的热力学参数失去真实性气动性能的品质就无法保证.针对高压空气弹射发射系统基于对应态方程和改进的维里方程建立气动方程组进行真实的动态热力学研究.推导高压空气的余函数的解析表达式获得温度、压力大幅度变化条件下的真实热物性质参数.利用余函数对动态过程中热物参数的不确定性进行反馈补偿数值求解气动方程组.对比的数值结果表明弹射过程余比焓的值偏高工质状态远远偏离理想气体;弹射过程工质压缩性强最大压缩因子达1.101 3;真实气体效应增加高压室中压力、温度下降的速率降低低压室压力、温度上升的速率;高压空气真实的做功能力偏低但过载平稳.

为了提高含有液压缸结构的系统受到冲击载荷时仿真准确性，研究了液压油缸的工作原理和液压缸在全行程位置时刚度突变现象，针对液压起竖油缸在全行程位置时的力学特性，建立了油缸的等效力学模型，提出了基于结构动力学的简化建模方法，通过仿真计算验证了该方法能够很好地模拟油缸刚度突变现象。