复合调节固体火箭冲压发动机控制及飞行/推进综合控制方法研究

来源 :西北工业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:zoujianjun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
固冲发动机被认为是中等超声速、中远程战术导弹的理想动力装置,但现行固冲发动机普遍采用固定几何简单结构方案,流道结构按照低速接力条件设计,高速巡航飞行时性能损失严重。因此提出复合调节固冲发动机的概念,通过进气道/燃气发生器/喷管复合调节提升发动机性能。固冲发动机的工作特性要求必须对其复合调节过程进行有效地控制,但由于可控变量、动态特性以及控制目标等方面的变化,现有方法无法实现对发动机工作状态的有效控制。为充分发挥进气道/燃气发生器/喷管复合调节带来的性能优势,本文针对复合调节固冲发动机的动力学建模、控制方法,以及其应用于战术导弹时的飞行/推进综合控制方法进行了研究,主要内容如下:(1)分别建立了复合调节固冲发动机各主要部件的性能和平衡模型、动力学环节模型及部件间的扰动传播模型,并根据部件的位置关系和发动机的参数响应过程,综合为发动机的非线性动力学模型。通过仿真对飞行条件扰动和进气道/燃气发生器/喷管调节时发动机的动态响应特性进行了研究,并分析了扰动传播过程和扰动传播处理方法对发动机动态响应特性的影响。(2)选取反映发动机工作状态,且期望得到准确控制的发动机推力和补燃室工作压力作为被控变量,推导了其在飞行条件扰动和进气道/燃气发生器/喷管复合调节下的动态响应,建立了复合调节固冲发动机的小扰动线性动力学模型。基于非线性动力学模型,通过仿真对线性动力学模型进行了验证;分析了线性动力学模型中系统参数的物理意义,并研究了相关时间常数和增益随飞行条件的变化规律。(3)分析了复合调节固冲发动机的控制目标和约束条件,根据发动机的动态响应特性,提出了通过进气道调节提升发动机性能上限,通过燃气发生器/喷管调节控制推力和补燃室工作压力,充分发挥发动机最佳性能,并保护发动机工作状态的控制策略。提出了进气道调节控制的简化方法和控制指令计算方法。针对推力和补燃室工作压力回路间的耦合特性和回路中的负调特性,采用INA方法和频域信息融合方法进行PI控制器设计,在此基础上提出了推力/补燃室工作压力控制器设计流程,并通过非线性仿真对所提出的控制方法进行了验证。针对发动机工作过程中的各种限制条件,研究了主动/被动保护方法,并着重分析了被动保护方法的稳态性能和动态特性。(4)分析了导弹飞行状态与发动机工作状态间的耦合关系,采用递阶分散方法对飞行控制系统和推进控制系统进行综合,建立了飞行/推进综合控制系统,并根据综合控制系统工作原理,提出了综合控制指令计算方法和控制指令分配方法。基于综合系统的功能和子系统的物理特性,建立了飞行/推进综合仿真平台,针对典型作战任务,对本文所提出的飞行/推进综合控制方法进行了仿真验证。
其他文献
碰撞振动系统是一类在工程实践中广泛存在的非光滑系统,对其的理论分析、数值计算和应用研究是当前国际上动力学领域中受到广泛关注的课题。考虑到碰撞振动系统在振动过程中不可避免地受到随机激励的影响,因此,研究随机激励下碰撞振动系统的动力学行为具有重要的理论和现实意义。本文分别以特殊的连续随机激励和跳跃随机激励——高斯白噪声和泊松白噪声作用下的刚性碰撞振动系统为研究对象,发展了相应的随机响应的理论研究方法,
非线性颤振主动抑制是气动弹性领域的研究热点,通过控制操纵面的偏转来进行机翼颤振主动抑制是一种具有实际工程应用前景的方法,其中颤振主动抑制控制方法的研究一直受到国内外气动弹性研究者的高度重视,当控制系统中存在饱和、不确定性和约束等问题时,研究具有低阶的、鲁棒的且稳定性好的非线性颤振主动抑制控制方法具有重要的理论与实际意义。本文基于现代控制理论、智能控制理论及非线性动力学原理,以亚音速内带有控制面的非
搅拌摩擦焊接(FSW)作为一种新型固相焊接技术,在关键复杂高性能高强铝合金构件制造中具有显著优势。然而,目前研究对接头梯度组织诱导的非均匀变形特征及其对接头力学性能的影响缺乏深入认识,同时很少关注接头多因素复杂载荷下的力学响应行为。这些将极大地限制FSW在国内航空航天、高速列车等领域的广泛应用,也将严重制约FSW接头设计标准与性能评定标准的建立和完善。因此,本研究以3.175mm厚AA2024-T
曲齿锥齿轮是汽车驱动桥的关键零部件,目前两种齿制并存:一种是格里森制的弧齿锥齿轮(包括准双曲面齿轮),另一种是奥利康制的延伸外摆线锥齿轮(简称摆线锥齿轮)。曲齿锥齿轮制造水平的提高与制齿装备的技术进步密切相关。目前我国的曲齿锥齿轮高端制造装备依赖进口,购置价格高,刀具消耗大,导致齿轮制造成本居高不下,难于满足其大批量、低成本的市场需求。本文通过深入研究高端数控铣齿机加工曲齿锥齿轮的切齿原理,发现其
近几年来在算术数列的研究中有着重大的进展,例如B.Green与T.Tao证明了素数中存在任意长度的算术数列.在这些结果中Gowers范数起到了重要的作用,因此对其进行进一步的研究是有意义的.此外,伪随机二进制数列在密码学中流密码的构造方面也起着重要的作用,我们需要不停的构造新的数列以应付各方面的需求.本文研究了Gowers范数、伪随机二进制数列与D.H.Lehmer问题,以及这几个领域之间的关系,
无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)定位是指在给定或获取足够多的邻节点之间信息基础上进行节点位置坐标估计的过程。由于节点位置信息是绝大多数应用所必需的,同时也是不少网络协议和算法设计的支撑信息。因此该领域多年来一直是WSN的研究热点。目前虽然已有不少定位算法提出,但是该领域的研究仍存在不少薄弱环节。一方面,WSN定位算法复杂度过大、具体实现起来比较困难;另一方面
1970年,Stein在“第十六届国际数学家大会”上提出利用群分析研究H?rmander型偏微分算子的思想,从此Carnot群上各种偏微分算子逐渐成为新的研究热点。本文主要研究Carnot群上Schr?dinger型算子和抛物Schr?dinger型算子的Orlicz估计,以及具不连续系数Schr?dinger型算子的Lp估计。本文由以下三部分组成。第一部分(第二章和第三章)研究Carnot群上如
为了确保所设计工程结构的可靠性和安全性,掌握其所处的动载荷环境是一项非常重要且必须的工作。在工程实际中,作用在结构上的动载荷是难以直接测量,甚至是无法测量的。为此,人们发展出动载荷识别方法。动载荷识别方法的提出和发展不仅具有重要的学术意义而且具有工程实用价值。本文致力于研究分布动载荷识别方法及其在抖振载荷预计中的应用,主要解决如下四方面的问题:(1)多点平稳随机动载荷识别及识别误差的分析与控制;(
学位
本研究以菘蓝(Isatis indigotica Fort)为实验材料,运用生物化学、分子生物学、热分析(DTA、TG和DTG)以及热力学等方法研究了He-Ne激光辐照(5.23mW·mm-2)菘蓝种子的生物学效应、He-Ne激光辐照对增强UV-B(10.08KJ.d-1)辐射损伤菘蓝幼苗的防护、修复效应及激光对生物学的作用机制。该研究从生理水平、生化水平、分子水平、个体生长发育以及板蓝根与大青叶