发动机核心机建模及控制规律仿真研究

发布时间：2017-08-04 10:26

  本文关键词：发动机核心机建模及控制规律仿真研究

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【摘要】：当前世界各航空强国,通过核心机系列化派生发展来研制新型发动机,已达成普遍共识。本文以某型发动机为对象,研究发动机核心机建模及控制规律仿真技术,主要内容包括:基于气动热力学原理,采用部件法建立了发动机核心机稳态、动态及起动数学模型,针对压气机部件两级导叶分开独立调节的情况,提出了部件特性四维插值的压气机特性计算方法。采用模块化方法,在Matlab/Simulink仿真平台下,构建了包含核心机、控制器模型在内的闭环控制仿真架构;研究了发动机核心机自地面起动至慢车以上中间状态的控制规律,包括主燃油控制、喷口控制、起动控制、点火控制、导叶控制等,并开展了闭环控制仿真验证。开展的核心机模型闭环控制仿真验证,结果表明所建立的核心机模型及其控制器能够实现核心机自静止至中间状态平稳、安全地切换,超温、超压及超转保护控制正常,初步达到预期设计要求。
【关键词】：航空、航天推进系统 核心机建模 起动控制 控制系统仿真 变几何调节
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 引言13
• 1.2 发动机核心机派生化发展13-14
• 1.2.1 国外研究历史以及现状13-14
• 1.2.2 国内研究概况14
• 1.3 发动机部件级建模技术14-15
• 1.4 发动机控制律设计15-16
• 1.5 本文章节安排16-17
• 第二章 发动机核心机部件级建模17-39
• 2.1 引言17
• 2.2 发动机核心机气动热力学模型17-26
• 2.2.1 核心机基本组成及结构17-18
• 2.2.2 核心机建模数据需求18
• 2.2.3 核心机部件数学模型18-25
• 2.2.4 核心机共同工作方程的建立和求解25-26
• 2.3 发动机地面起动模型的建立26-30
• 2.3.1 起动过程仿真算法27
• 2.3.2 起动机模型27-28
• 2.3.3 部件低转速特性外推28-29
• 2.3.4 总压损失特性构造29
• 2.3.5 起动阶段供油规律29-30
• 2.4 发动机两级静子叶片分开可调特性的四维插值方法30-37
• 2.4.1 插值方法概述31
• 2.4.2 变几何特性发动机概述31
• 2.4.3 压气机两级导叶角度分开可调特性的插值算法31-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 发动机模型与控制模型的联合搭建39-50
• 3.1 引言39
• 3.2 建模工具简介39
• 3.3 VC仿真平台程序说明39-45
• 3.3.1 发动机模型的部件结构设计及说明39-42
• 3.3.2 仿真VC工程的面向过程.c文件的组成42-43
• 3.3.3 动态链接库dll的介绍43
• 3.3.4 VC程序生成动态链接库dll文件43-44
• 3.3.5 VC与Matlab程序的输入输出接口44-45
• 3.4 Matlab控制模型对发动机模型dll的调用45-49
• 3.4.1 将发动机模型导入Matlab中45-46
• 3.4.2 创建控制模型46
• 3.4.3 控制模型加载发动机模型的过程46-47
• 3.4.4 Matlab/Simulink中模块的简要介绍47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 发动机核心机控制系统建模50-69
• 4.1 引言50
• 4.2 发动机核心机控制逻辑50-54
• 4.2.1 地面起动50-51
• 4.2.2 起动供油规律51-53
• 4.2.3 压气机导叶调节规律53-54
• 4.2.4 喷口面积控制54
• 4.3 控制系统闭环仿真界面设计54-64
• 4.3.1 燃油供油控制的逻辑框图55-61
• 4.3.2 喷口面积控制的逻辑框图61-62
• 4.3.3 起动终止和起动控制逻辑框图62-63
• 4.3.4 点火控制逻辑框图63-64
• 4.3.5 导叶控制逻辑框图64
• 4.4 地面起动到慢车以上的仿真结果64-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-70
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

【参考文献】

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本文编号：619054