数控燃油计量装置特性仿真与半物理试验研究

发布时间：2017-08-03 16:30

  本文关键词：数控燃油计量装置特性仿真与半物理试验研究

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【摘要】：燃油计量装置的研究是发动机控制系统研制中的重要环节,对其进行特性仿真有助于缩短研制周期,而半物理试验是后续发动机台架试验和计量装置性能优化的主要参考依据。目前,随着机械液压调节器向数控系统发展,开展以数控燃油计量装置为代表的调节器半物理试验具有越来迫切的工程需求。本文基于某型涡轴发动机调节器燃油计量装置,建立了面向对象的仿真模型,开展了计量装置特性仿真和半物理试验研究。首先,对液压组件和步进电机分别用AMESim和MATLAB/Simulink建立模型,完成了两软件的接口设计,得到了数控燃油计量装置AMESim/MATLAB联合模型,进行了特性仿真研究。其次,应用MATLAB/Simulink建立了简化的涡轴发动机部件级模型,将计量装置模型与发动机模型结合,实现了带计量装置的涡轴发动机全数字仿真。最后,通过局部改造现有半物理试验台,开展了燃油计量装置半物理试验,并对仿真模型部分参数进行了修正和优化设计。结果表明,在工作范围内联合模型仿真的燃油流量与调节器参考工作点数据误差在6%以内,联合模型稳态精度高并可反映装置的实际动态性能;建立的涡轴发动机全数字仿真模型有良好的稳、动态性能,仿真结果可体现计量装置动态特性;联合仿真结果与试验数据对比,稳态误差最大为8.8%。本文对数控燃油计量装置的特性仿真和半物理试验研究对航空发动机控制系统的研制亦有一定的工程价值。
【关键词】：燃油计量装置 步进电机 AMESim/MATLAB 全数字仿真 半物理试验
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 数控燃油计量装置研究的目的及意义14-15
• 1.2 国内外燃油计量装置建模与仿真发展及趋势15-21
• 1.2.1 燃油计量装置的发展15-17
• 1.2.2 国内外燃油计量装置建模仿真概况17-21
• 1.3 本文研究内容21-23
• 第二章 数控燃油计量装置建模23-36
• 2.1 齿轮泵24-25
• 2.1.1 齿轮泵原理24
• 2.1.2 齿轮泵数学模型24
• 2.1.3 齿轮泵AMESim模型24-25
• 2.2 计量活门25-28
• 2.2.1 计量活门原理25-27
• 2.2.2 计量活门动态模型27
• 2.2.3 计量活门AMESim模型27-28
• 2.3 等压差活门28-30
• 2.3.1 等压差活门原理28
• 2.3.2 等压差活门数学模型28
• 2.3.3 等压差活门建模28-30
• 2.4 步进电机30-33
• 2.4.1 步进电机原理30
• 2.4.2 步进电机数学模型30-31
• 2.4.3 步进电机AMESim建模31-32
• 2.4.4 步进电机Simulink建模32-33
• 2.5 数控燃油计量装置33-35
• 2.5.1 AMESim模型34
• 2.5.2 AMESim/MATLAB模型34-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 数控燃油剂量装置特性仿真研究36-46
• 3.1 齿轮泵仿真验证36
• 3.2 等压差活门特性36-38
• 3.2.1 等压差活门稳态特性36-37
• 3.2.2 等压差活门动态特性37-38
• 3.3 计量装置计量特性38-42
• 3.3.1 计量活门位移控制38-39
• 3.3.2 计量流量稳态特性39-40
• 3.3.3 计量流量动态特性40-41
• 3.3.4 参数优化41-42
• 3.4 联合仿真计量特性42-45
• 3.4.1 步进电机特性42-43
• 3.4.2 联合仿真对比分析43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 发动机建模与全数字仿真研究46-66
• 4.1 涡轴发动机部件级模型46-58
• 4.1.1 基本假设46-47
• 4.1.2 大气环境47-48
• 4.1.3 进气道48-49
• 4.1.4 组合压气机49-51
• 4.1.5 燃烧室51
• 4.1.6 燃气涡轮51-53
• 4.1.7 动力涡轮53-55
• 4.1.8 排气喷管55-56
• 4.1.9 转子动力和容积动力56-58
• 4.2 涡轴发动机部件级模型仿真验证58-60
• 4.3 带计量装置的全数字仿真研究60-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 半物理试验研究66-80
• 5.1 试验平台构建66-70
• 5.1.1 试验原理66
• 5.1.2 试验系统组成66-68
• 5.1.3 试验台完善68-70
• 5.2 燃油调节器特性试验70-74
• 5.2.1 静态试验70-73
• 5.2.2 动态试验73-74
• 5.3 燃油调节器半物理试验74-79
• 5.3.1 静态试验74-76
• 5.3.2 动态试验76-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-81
• 6.1 本文主要工作80
• 6.2 下一步研究内容80-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

【参考文献】

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本文编号：615301