● 摘要
飞行环境模拟系统温度、压力控制技术是实现高空飞行环境中航空发动机进口总温总压模拟,保证高度、马赫数模拟精度的最关键技术。本文在国内高空台首次开展了飞行环境模拟系统温压同步控制技术理论研究,采用建模仿真手段对该控制技术进行探索和验证。本文提出了飞行环境模拟系统温度、压力进气新方案和控制策略,为飞行环境模拟系统控制技术的研究提供理论指导,同时为下一步开展高空台飞行轨迹控制技术研究奠定理论基础。
本文根据高空台管网结构制定了两种进气方案,并完成了系统建模。针对第一种进气方案,制定了双阀匹配控制策略、等比例控制策略和改变掺混比例控制策略,通过数值仿真平台验证了数学模型和控制策略的正确性、有效性,实现温压同步控制;而对于第二种进气方案,在充分考虑温度、压力动态变化的过程特性基础上,通过能量守恒和质量守恒定律改进了数学模型的建立方法,并制定了前馈解耦加反馈控制策略。
仿真结果表明了采用温压同步控制技术可在较短时间内实现温度、压力同步控制,有效地提高了温度、压力控制的同步性和快速性。PID串级多变量控制器在温度、压力调节过程中精度高、稳定性好。通过改变掺混比例控制策略,实现了保持压力恒定,只改变温度的控制任务;为满足发动机加减速试验的流量需求,通过等比例控制策略,实现了保持进气温度不变,维持压力稳定的控制任务。
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