航空发动机高空模拟试验进气压力复合控制研究

针对航空发动机高空模拟试验进气压力控制系统动态特性较差的问题,提出在进气压力常规PID反馈控制的基础上．增加按空气流量补偿的前馈控制,构成压力复合控制系统。试验结果证明,所设计的复合控制系统能实现快速度和高精度的统一。     

基于LMI极点配置的高空台飞行环境模拟系统PI增益调度控制研究

针对高空台飞行环境模拟系统的温度和压力在整个工作包线内的鲁棒性能控制问题,提出了一种基于LMI极点配置的PI增益调度控制设计方法。在考虑变比热容腔微分方程、管道热传导、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益对飞行环境模拟系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的飞行环境模拟系统非线性模型;对非线性模型进行了线性化,并根据线性模型推导了基于LMI极点配置的PI控制器设计算法;在飞行环境模拟系统的工作包线内选取了36个稳态点设计了基于LMI极点配置的PI增益调度控制器;设计了两种飞行环境模拟试验来验证设计的PI增益调度控制器的鲁棒性能。仿真结果表明,飞行环境模拟系统温度的稳态误差和动态误差均小于0.1%,压力的稳态误差小于0.5%,动态误差小于0.7%。     

大流量航空发动机高空模拟进气压力智能与复合控制技术

在航空发动机高空模拟过渡态考核试验中,要同时实现进气压力的稳定和快速控制非常困难.针对系统实际工况及被控对象的特点,本项目成功开展了进气压力智能与复合控制技术专项研究,并进行了关键技术总结.实际结果表明,采用该技术后,进气压力控制系统能实现高精度和快速度的高效统一.     

基于扩张状态观测器的高空台进气环境模拟控制技术研究

针对航空发动机高空台推力瞬变等过渡态试验对进气环境模拟控制系统所提出的强抗扰性、强鲁棒性的迫切需求,设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的高空台进气环境模拟主动抗扰控制技术方法.首先分析了现有高空台过渡态环境模拟的技术特点和高品质控制指标难于实现的原因;其次设计线性自抗扰控制器(LADRC)和一体化并行控制器(IPC...     

考虑控制受限的AWCT增益调度及其在飞航导弹控制系统中的应用

采用增益调度控制器，补偿飞航导弹大空域内机动飞行的气动参数变化。通过理想弹道计算，弹体方程被简化为时变的线性传函。以高度为调度变量，增益调度补偿了气动参数的不确定性。引入反饱卷与条件传函补偿器，降低了增益切换所带来的超调，减小了调节时间，增加了稳定性。反饱卷与条件传函补偿同时减小了约束及控制器模态切换下的饱卷效应。特征点及全弹道仿真验证了所设计控制系统的有效性。     

高空台飞行环境模拟腔μ综合控制设计

针对航空发动机在高空台(AGTF)试验中高空飞行环境模拟腔(FESV)控制问题以及建模过程中产生的未建模动态不确定性问题,提出了一种μ综合控制结构方案,同时对于截止频率相差近几百倍的温度回路和压力回路的大差异特性,提出了采用同一加权灵敏度函数的处理方法,获得了模拟腔控制的期望效果;采用D K迭代算法设计了μ综合控制器,为解决因系统矩阵不满秩带来的温度、压力同时控制的问题提供了一种设计方法和思路,不同的飞行轨迹仿真验证结果表明:μ综合控制器对于飞行环境模拟腔温度和压力的控制效果一致性良好,动态误差不大于09%,稳态误差不大于05%,因此设计的μ综合控制系统具有伺服跟踪性能和鲁棒性能。      

大空域机动反舰导弹增益调度控制系统设计

阐明了针对大空域机动反舰导弹飞行空域大、速度变换范围大的特点,采用增益调度的方法设计其控制系统。在理想弹道计算的基础上选取特征点,在每个特征点,将对象简化为一个二阶环节来近似。增益调度表的设计准则是阻尼比,保证导弹在所有特征点的性能要求。特征点的仿真与全弹道仿真均验证了该控制系统的有效性。     

航空发动机高空模拟试验排气环境压力模糊控制技术研究

针对我国航空发动机高空模拟试验排气环境压力控制系统的不足之处,研究了仿人工智能模糊PID参数在线自整定的压力控制系统,并利用半物理仿真试验和高空模拟调试试验对所设计的模糊PID控制系统进行了验证。结果表明,该系统实现了快速度和高精度的统一。     

航空发动机过渡态试验进气压力线性自抗扰控制方法

航空发动机高空模拟试车台过渡态试验中进气控制系统受扰严重,常规方法难以有效提升进气压力控制品质,提出了一种基于线性自抗扰的进气压力控制方法。采用机理建模和系统辨识手段搭建高置信度进气仿真平台,设计线性自抗扰控制器,实现对发动机扰动影响的实时预估和补偿,形成具有主动抗扰机制的进气压力控制方法。考虑实际使用中存在控制器手/自动及控制器间的切换问题,设计实用型无扰切换方法。仿真环境下,将该方法与比例积分微分(PID)进行对比,结果显示进气压力最大偏离值由7.69kPa缩小至0.9kPa,且能够快速收敛趋于稳定,表明了该方法无需发动机信息即可实现进气压力的有效控制,通用性高,抗扰性优,能够大幅提升发动机过渡态试验中进气系统的调节品质。      

高空台飞行环境模拟系统数字建模与仿真研究

为了分析新建高空台飞行环境模拟系统试验设备动态控制特性,研究各子系统关联耦合性,开展了系统建模和仿真研究。采用相似理论和部件级建模方法针对进排气关键调节阀、液压伺服系统和管道容腔等进行了数学建模研究,建立了相应设备特性模型,设计了双闭环进排气压力自动控制结构。在对实际控制系统功能性分解基础上,构建了飞行环境模拟系统数字仿真平台,并在数字仿真平台上进行了压力动态控制仿真。仿真结果表明各子系统压力动态建立过程与真实高空模拟试验过程趋势一致,能够反映真实系统的压力动态过程,证明了系统数学模型的合理性。利用仿真方法模拟了发动机流量变化对各控制子系统的影响,稳压腔压力最大偏差为4.5kPa,发动机进气压力最大偏差为3.4kPa,排气压力最大偏差为1.5kPa,验证了飞行环境模拟系统控制性能。     

民用航空涡扇发动机进气系统结冰高空模拟试验技术要求研究

高空模拟试验是民用航空发动机适航取证的符合性验证手段之一。基于中国民航规章CCAR-33部33.68条款“进气系统结冰”的要求,对进气系统结冰高空模拟试验验证开展研究,以表明符合性。本文提出了进气系统的结冰试验点的选取方法、分析了试验的流程、明确了试验结果评估方法,并针对试验设备提出了高空舱、测试装置和试验设备配备要求,介绍了典型符合性验证案例。本研究可为国内民用航空发动机开展进气系统结冰适航符合性验证工作提供技术支持。     

航空发动机增益调度控制的多项式平方和规划方法

针对现有的线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制器设计方法都是关于仿射参数依赖系统而没有专门针对多项式描述的LPV系统这一现状,提出了一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)规划的增益调度控制设计方法,并将其用于转速大范围变化时的航空发动机高压转子转速及压比控制.根据发动机非线性模型获取不同转速下的状态空间模型,并利用多项式拟合的方法建立发动机线性变参数模型.给出能够保证无静差的增益调度控制结构,利用有界实定理和多项式平方和理论推导出能够保证闭环系统鲁棒稳定的SOS约束条件,并形成控制器求解的SOS规划问题,通过求解获得多项式描述的增益调度控制器.分别以LPV模型和发动机非线性模型为对象做阶跃仿真,结果表明:高压转子转速/发动机压比控制系统的调节时间在2s以内,稳态误差不超过0.1%.      

基于试验的高空台混合器至流量管传热模型研究

基于高空台升温试验原理和已有试验数据,对影响升温过程的因素进行了分析,得出混合器出口温度值的高低是影响升温速率的主要因素。同时,采用基于试验数据的建模方法,将经验值转化为数学模型,实现了高空台升温过程的数值模拟。     

变负载流量调节阀电液伺服作动系统研究

针对高空台上流量调节阀在全包线飞行环境模拟过程中,因气动负载变化大而存在难以快速调节以伺服跟踪位置指令这一问题,提出一种考虑负载变化作用下电液作动机构的建模方法。对使用该方法建立的模型从两个方面进行仿真验证:首先将建立的变负载电液作动机构AMESim开环模型仿真结果与真实试验数据对比,两者相对误差不大于1.78%,验证了模型的准确性;其次在阀前、阀后气动压力干扰变化情况下进行闭环仿真,斜坡响应相对误差不大于1.26%,正弦响应相对误差不大于1.40%,验证了系统的伺服跟踪性能和抗干扰性能。