变循环发动机分布式控制系统研究
发布时间：2021-01-12 20:34
变循环发动机兼具涡扇发动机和涡喷发动机的性能优势,是下一代多用途战斗机的理想动力装置。相比一般发动机,变循环发动机的控制变量和调节机构的数目增多,控制系统复杂性增加,传统的集中式控制系统难以满足变循环发动机的发展需求。分布式控制系统在重量、可靠性、可维护性方面远优于传统的集中式控制系统,适用于变循环发动机控制系统的设计。本文以变循环发动机为对象,开展了变循环发动机建模与多变量控制研究,在此基础上搭建了变循环发动机分布式容错控制系统,并进行了硬件在环仿真试验研究。首先,建立了双外涵变循环发动机慢车以上状态的部件级非线性模型。建模过程中参考了GasTurb提供的设计点数据和各部件特性曲线,并考虑了导叶角和导向器面积变化对压气机和涡轮部件特性的影响,所建立的模型能够满足变循环发动机两种典型工作模式及模式切换过渡态仿真需求。其次,开展了变循环发动机多变量鲁棒控制研究。利用最小二乘拟合法建立了适维的状态空间模型,采用增广LQR控制算法设计了变循环发动机双外涵模式和单外涵模式的双变量控制器。在此基础上,基于控制律重构的方法设计了容错控制器。针对模态切换控制,提出了基于推力控制的变循环发动机控制方案...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
YF120变循环发动机方案示意图
GE 公司申请了第一个带 Flade（叶片上的风扇）的三外涵变循环发动机专利年里 GE 公司不断对三外涵自适应循环发动机进行专利布局，1998 年申请的的方案进行了改动，保留了 CDFS 的 Flade 风扇并设计了相关的变几何部件[25]ade 发动机提出了二元单边膨胀喷管的设计方案，2011 年提出了基于常规涡扇环发动机方案[26]，其结构如图 1. 3 所示。图 1. 2YF120 变循环发动机方案示意图
图 1. 4 NASA 展出的基于 TTP/C 总线的分布式控制系统验证平台国内针对分布式控制系统的研究尚处于基础研究阶段，专家学者的研究多集中于信息时丢包和智能装置的研制等方面。南京航空航天大学黄金泉[56,57]团队率先开展了基于 D器和 CAN 总线的航空发动机分布式控制系统研究，在分析了航空发动机分布式控制的基础上，提出了航空发动机分布式控制系统的总体方案，研制了基于 DSP 微处理N 总线的智能转速传感器、智能计量活门执行机构和智能矢量喷口执行机构，初步形成动机分布式控制系统原型。西北工业大学郭迎清[58-60]团队对航空发动机分布式控制系总线技术及控制功能划分与协调进行了综述研究，其研究团队基于 CAN 总线开展了布式控制系统总线技术研究，研制了分布式控制系统的原理样机，基于 TrueTime 搭建控制系统的数字仿真平台，并针对分布式控制系统通信过程中存在的时延和丢包问题棒性分析。空军工程大学谢寿生[61,62]团队开展了分布式系统总线通信和拓扑结构的研基于建立的分布式控制系统的数学模型开展了多种先进控制算法的研究，有效的降低丢包等问题对分布式控制系统的影响，并率先针对分布式控制系统进行了故障诊断和的研究。北京航空航天大学王曦团队开展了基于“高可靠性可配置工业总线（IRCBus）”的发动机分布式控制系统设计与研究，并采用 FPGA 实现该通信的实时性，并从通信
【参考文献】：
期刊论文
[1]变循环发动机稳态控制规律设计的新方法[J]. 陈玉春,贾琳渊,任成,周超. 推进技术. 2017(10)
[2]不确定航空发动机分布式控制系统自适应滑模控制[J]. 任立通,谢寿生,王磊,苗卓广,彭靖波. 航空动力学报. 2017(08)
[3]航空发动机分布式控制系统时延/丢包鲁棒性分析[J]. 李睿超,郭迎清,姜彩虹,陈义峰. 航空动力学报. 2017(06)
[4]单/双涵道模式转换动态过程的数值研究[J]. 刘佳鑫,王志强,严伟,胡骏. 推进技术. 2017(08)
[5]可变面积涵道引射器对变循环发动机性能影响[J]. 周红,王占学,刘增文,张明阳. 航空动力学报. 2016(12)
[6]基于蜂群算法的变循环发动机最小耗油率优化[J]. 骆广琦,李游,吴涛,胡砷纛,曾剑臣. 航空发动机. 2016(01)
[7]变循环发动机完全分布式控制[J]. 谢振伟,郭迎清,姜彩虹,田飞龙,李睿超. 航空学报. 2016(06)
[8]基于TTP/C总线的开放式电子控制器的设计及HIL仿真试验研究[J]. 余之杰,张天宏,陈建,刘冬冬. 航空发动机. 2015(06)
[9]航空发动机超声速巡航性能寻优控制研究[J]. 孙丰勇,张海波,叶志锋,郑前钢. 推进技术. 2015(08)
[10]变循环发动机建模方法研究及验证[J]. 王元,张平平,李秋红,黄向华. 航空动力学报. 2014(11)
博士论文
[1]变循环航空发动机自适应控制技术研究[D]. 李嘉.西北工业大学 2017
[2]变循环发动机特性分析及其与飞机一体化设计研究[D]. 周红.西北工业大学 2016
[3]变循环发动机建模及性能寻优控制技术研究[D]. 王元.南京航空航天大学 2015
[4]航空发动机智能鲁棒控制研究[D]. 李秋红.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]分布式架构下的航空发动机多变量控制系统研究[D]. 余之杰.南京航空航天大学 2016
[2]变循环发动机多变量控制及性能寻优[D]. 徐佩佩.南京航空航天大学 2016
[3]基于Zynq的TTP/C总线控制器设计与验证[D]. 张文豪.南京航空航天大学 2016
[4]变循环发动机多变量控制及性能寻优[D]. 薛益春.南京航空航天大学 2012
[5]基于FPGA的TTP/C总线控制器设计及验证[D]. 陈建.南京航空航天大学 2012
[6]变循环发动机建模及控制规律研究[D]. 苟学中.南京航空航天大学 2012
[7]航空发动机组件化建模及性能参数估计[D]. 李业波.南京航空航天大学 2011
[8]基于DSP和CAN的航空发动机分布式控制研究[D]. 崔勇.南京航空航天大学 2005
[9]变几何发动机稳态性能计算研究[D]. 林雪平.西北工业大学 2004
本文编号：2973500
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
YF120变循环发动机方案示意图
GE 公司申请了第一个带 Flade（叶片上的风扇）的三外涵变循环发动机专利年里 GE 公司不断对三外涵自适应循环发动机进行专利布局，1998 年申请的的方案进行了改动，保留了 CDFS 的 Flade 风扇并设计了相关的变几何部件[25]ade 发动机提出了二元单边膨胀喷管的设计方案，2011 年提出了基于常规涡扇环发动机方案[26]，其结构如图 1. 3 所示。图 1. 2YF120 变循环发动机方案示意图
图 1. 4 NASA 展出的基于 TTP/C 总线的分布式控制系统验证平台国内针对分布式控制系统的研究尚处于基础研究阶段，专家学者的研究多集中于信息时丢包和智能装置的研制等方面。南京航空航天大学黄金泉[56,57]团队率先开展了基于 D器和 CAN 总线的航空发动机分布式控制系统研究，在分析了航空发动机分布式控制的基础上，提出了航空发动机分布式控制系统的总体方案，研制了基于 DSP 微处理N 总线的智能转速传感器、智能计量活门执行机构和智能矢量喷口执行机构，初步形成动机分布式控制系统原型。西北工业大学郭迎清[58-60]团队对航空发动机分布式控制系总线技术及控制功能划分与协调进行了综述研究，其研究团队基于 CAN 总线开展了布式控制系统总线技术研究，研制了分布式控制系统的原理样机，基于 TrueTime 搭建控制系统的数字仿真平台，并针对分布式控制系统通信过程中存在的时延和丢包问题棒性分析。空军工程大学谢寿生[61,62]团队开展了分布式系统总线通信和拓扑结构的研基于建立的分布式控制系统的数学模型开展了多种先进控制算法的研究，有效的降低丢包等问题对分布式控制系统的影响，并率先针对分布式控制系统进行了故障诊断和的研究。北京航空航天大学王曦团队开展了基于“高可靠性可配置工业总线（IRCBus）”的发动机分布式控制系统设计与研究，并采用 FPGA 实现该通信的实时性，并从通信
【参考文献】：
期刊论文
[1]变循环发动机稳态控制规律设计的新方法[J]. 陈玉春,贾琳渊,任成,周超. 推进技术. 2017(10)
[2]不确定航空发动机分布式控制系统自适应滑模控制[J]. 任立通,谢寿生,王磊,苗卓广,彭靖波. 航空动力学报. 2017(08)
[3]航空发动机分布式控制系统时延/丢包鲁棒性分析[J]. 李睿超,郭迎清,姜彩虹,陈义峰. 航空动力学报. 2017(06)
[4]单/双涵道模式转换动态过程的数值研究[J]. 刘佳鑫,王志强,严伟,胡骏. 推进技术. 2017(08)
[5]可变面积涵道引射器对变循环发动机性能影响[J]. 周红,王占学,刘增文,张明阳. 航空动力学报. 2016(12)
[6]基于蜂群算法的变循环发动机最小耗油率优化[J]. 骆广琦,李游,吴涛,胡砷纛,曾剑臣. 航空发动机. 2016(01)
[7]变循环发动机完全分布式控制[J]. 谢振伟,郭迎清,姜彩虹,田飞龙,李睿超. 航空学报. 2016(06)
[8]基于TTP/C总线的开放式电子控制器的设计及HIL仿真试验研究[J]. 余之杰,张天宏,陈建,刘冬冬. 航空发动机. 2015(06)
[9]航空发动机超声速巡航性能寻优控制研究[J]. 孙丰勇,张海波,叶志锋,郑前钢. 推进技术. 2015(08)
[10]变循环发动机建模方法研究及验证[J]. 王元,张平平,李秋红,黄向华. 航空动力学报. 2014(11)
博士论文
[1]变循环航空发动机自适应控制技术研究[D]. 李嘉.西北工业大学 2017
[2]变循环发动机特性分析及其与飞机一体化设计研究[D]. 周红.西北工业大学 2016
[3]变循环发动机建模及性能寻优控制技术研究[D]. 王元.南京航空航天大学 2015
[4]航空发动机智能鲁棒控制研究[D]. 李秋红.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]分布式架构下的航空发动机多变量控制系统研究[D]. 余之杰.南京航空航天大学 2016
[2]变循环发动机多变量控制及性能寻优[D]. 徐佩佩.南京航空航天大学 2016
[3]基于Zynq的TTP/C总线控制器设计与验证[D]. 张文豪.南京航空航天大学 2016
[4]变循环发动机多变量控制及性能寻优[D]. 薛益春.南京航空航天大学 2012
[5]基于FPGA的TTP/C总线控制器设计及验证[D]. 陈建.南京航空航天大学 2012
[6]变循环发动机建模及控制规律研究[D]. 苟学中.南京航空航天大学 2012
[7]航空发动机组件化建模及性能参数估计[D]. 李业波.南京航空航天大学 2011
[8]基于DSP和CAN的航空发动机分布式控制研究[D]. 崔勇.南京航空航天大学 2005
[9]变几何发动机稳态性能计算研究[D]. 林雪平.西北工业大学 2004
本文编号：2973500
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