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题目:涡桨发动机建模与控制规律研究

关键词:涡桨发动机;数学模型;控制规律;控制器设计

  摘要


在当今能源危机的大环境下,现代航空涡桨发动机具有单位耗油率低、单台推力大的优势,使其在军用大型运输机及民用支线客机等领域都有着广泛的应用前景,但国内目前对于涡桨发动机的研究力度不足,使得涡桨发动机的性能研究和控制系统设计等方面仍有非常多的工作要做。

本文以某型双转子涡轮螺旋桨发动机为对象。首先利用GSP软件中的部件特性数据,建立了高精度的部件级非线性数学模型,并采用变比热法提高了数学模型的计算精度,模拟了从慢车到最大状态的各稳态点,同时加入转子动力学方程建立了发动机动态模型,模拟发动机的动态过程。

然后,在非线性模型的基础上,对发动机模型进行线性化处理,建立了小偏差状态空间模型,并利用顺数小偏差法求解系数矩阵,并对线性模型进行了归一化处理,增强计算的稳定性;同时建立了一个全飞行包线内的双输入LPV模型,并采用最近点法对传统的LPV模型的稳态基准点的取法进行了改进,进一步提高了模型的精度。

最后,以涡桨发动机模型为控制对象,设计了双回路的稳态PI控制器,并采用内模参数化方法计算控制器参数,最终在Matlab/Simulink平台下对整个控制系统进行了仿真验证,证明其有效性和可靠性。