【摘 要】
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进气压力控制系统是高空台的核心控制系统,是保障高空模拟试验有效性和可靠性的关键。针对航空发动机进行过渡态实验时控制系统存在大流量变化干扰的问题,提出了基于高空台实时仿真平台的进气压力控制方法。该方法主要通过改进型的超螺旋控制算法,实现了进气压力在过渡态的快速跟踪和稳定控制,并在高空台实时仿真平台进行了仿真验证。本文主要从以下几个方面展开研究:(1)实时仿真平台的搭建。针对航空发动机过渡态实验对系统
【基金项目】
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中国燃气涡轮研究院对航空发动机高空模拟的研究项目;
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进气压力控制系统是高空台的核心控制系统,是保障高空模拟试验有效性和可靠性的关键。针对航空发动机进行过渡态实验时控制系统存在大流量变化干扰的问题,提出了基于高空台实时仿真平台的进气压力控制方法。该方法主要通过改进型的超螺旋控制算法,实现了进气压力在过渡态的快速跟踪和稳定控制,并在高空台实时仿真平台进行了仿真验证。本文主要从以下几个方面展开研究:(1)实时仿真平台的搭建。针对航空发动机过渡态实验对系统的高要求,通过分析dSPACE、RT-LAB等实时仿真系统,掌握了实时仿真平台的仿真流程,设计并搭建了基于Matlab/XPC的实时仿真平台。(2)高空台进气压力控制模型研究。分析了现有高空台进气压力控制系统模型,并对关键试验设备阀门、容腔以及液压系统等机理模型进行了理论推导,掌握了高空台进气压力控制流程,建立了高空台进气压力系统部件级模型,为进气压力控制方法研究奠定模型基础。(3)高空台进气压力控制方法研究。针对高空台过渡态系统响应速度慢和超调量大的问题,提出了一种改进型超螺旋控制方法。通过重新设计滑模控制的滑模面,该方法实现了控制系统的快速性和超调量的平衡。第一,将PD控制策略引入到超螺旋控制的滑模面设计当中,加快了系统的响应速度,同时抑制了超调量,提升了系统的动态品质。第二,针对滑模控制带来的抖振问题,用双曲反正切函数取代滑模控制中的符号函数,将滑模控制中的不连续项连续化,削弱了传统的滑模控制的抖振问题。(4)基于超螺旋控制的高空台进气压力控制实时仿真验证。在Matlab/XPC实时仿真环境下,对所提出的改进型超螺旋控制方法在发动机过渡态实验中进行验证。实验结果表明,改进后的超螺旋控制方法能够实现发动机过渡态的压力快速跟踪和稳定控制,能够抑制发动机进口流量快速变化的干扰。
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