机载蒸发循环制冷系统的控制策略研究

发布时间：2017-09-12 08:21

  本文关键词：机载蒸发循环制冷系统的控制策略研究

  更多相关文章： 机载系统 蒸发循环制冷 试验 控制策略 PID控制

【摘要】：为了提高飞机的综合性能,越来越多的先进电子设备被应用于各型飞机上,导致设备发热功率激增。传统的空气循环制冷系统对引气的能量利用率较低,带走这些热负荷将会增大从发动机的引气量以致对发动机性能造成影响。为了解决这个难题,美国率先为其先进的战机研制了机载综合热管理系统,并将制冷效率高的蒸发循环制冷系统引入该系统中。机载蒸发循环制冷系统相比于地面的情况,具有工作环境参数和系统热负荷变化速度快、幅度大等显著不同点,因此需要对其系统特性及控制策略进行全面的深入研究。本文以蒸发循环制冷系统作为研究对象,针对其开环系统特性和以制冷量为控制变量同时兼顾蒸发压力或者蒸发器出口过热度的控制策略开展了相关的试验研究。具体工作内容及相关结论总结如下:(1)为了真实模拟机载蒸发循环制冷系统,设计和搭建了制冷量,热负荷以及冷却水温度能够快速、大幅调节的试验台;其中制冷量通过制冷剂回路中的变频压缩机和电子膨胀阀调节,系统热负荷和冷却水温度分别通过载冷水回路中可控电加热器和冷却水回路中的电动三通阀进行调节。(2)利用搭建的试验台研究了蒸发循环制冷系统的开环特性:当压缩机转速,电子膨胀阀开度,冷却水与载冷水流量和温度变化后,系统蒸发压力,冷凝压力,蒸发器出口过热度,制冷量等参数的响应情况。(3)以系统热负荷和冷却水进口温度为扰量,比较了分别选取两组控制变量:蒸发器出口过热度/载冷水出口温度和蒸发压力/载冷水出口温度时的控制效果。自动控制策略中采用单回路PID控制器调节压缩机转速来控制载冷水出口温度以及带有前馈信号的PID控制器调节电子膨胀阀开度来控制蒸发器出口过热度或者蒸发压力。试验结果表明:以上控制策略都能将载冷水出口温度维持在设定值附近,但是采用过热度为控制量的调节过程中,由于蒸发器出口制冷剂状态偶尔出现的剧烈波动而导致过热度也出现剧烈震荡,调节过程不是很平稳;相比于过热度调节过程中出现的波动,采用蒸发压力为控制量的调节过程则不会出现大幅震荡,调节过程更加平稳,可靠。
【关键词】：机载系统 蒸发循环制冷 试验 控制策略 PID控制
【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】：2015
【分类号】：V245.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 数值模拟研究15
• 1.2.2 试验研究15-18
• 1.3 本文的主要研究工作18-20
• 第2章 试验系统设计20-34
• 2.1 试验原理20-22
• 2.2 试验系统构造22-29
• 2.2.1 制冷剂回路与循环水回路23-27
• 2.2.2 试验电气系统27-29
• 2.2.3 数据测控系统29
• 2.3 试验系统调试29-31
• 2.3.1 气密性检测30
• 2.3.2 制冷剂充注30-31
• 2.4 试验系统误差分析31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 蒸发循环制冷系统开环特性研究34-46
• 3.1 压缩机转速对系统影响34-36
• 3.2 电子膨胀阀开度对系统影响36-38
• 3.3 载冷水温度对系统影响38-40
• 3.4 冷却水温度及流量对系统影响40-45
• 3.4.1 冷却水流量变化41-42
• 3.4.2 冷却水进口温度变化42-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 蒸发循环制冷系统控制策略研究46-59
• 4.1 PID控制原理46-48
• 4.2 过热度和载冷水出口温度控制策略48-53
• 4.2.1 控制原理48-49
• 4.2.2 冷却水进口温度和系统热负荷变化控制效果49-53
• 4.3 蒸发压力和载冷水出口温度控制策略53-58
• 4.3.1 控制原理53-55
• 4.3.2 冷却水进口温度和系统热负荷变化控制效果55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨俊红;杨东旺;;基于遗传模拟退火算法的制冷系统优化[J];节能技术;2007年02期

2 高新华;高云;;氨制冷系统与氟制冷系统的比较[J];肉类工业;2009年10期

3 张执;;制冷系统的节能[J];河南科技;2010年10期

4 钱伟;;氨制冷系统的“0”故障理念[J];制冷技术;2010年02期

5 吕建民;;几种制冷系统抽真空一般方法[J];家电检修技术;2010年21期

6 杨晓林;;制冷系统泄漏的原因分析与处理办法[J];制冷与空调(四川);2012年05期

7 陈玖伟;;利用-15℃制冷系统提高-33℃制冷系统制冷率的方法[J];浙江水产学院学报;1988年02期

8 任书娣;张和平;;肉联厂制冷系统冷凝废热的回收和利用[J];制冷;1988年04期

9 杨传顺;;新型制冷系统[J];肉类工业;1990年02期

10 胥金荣;;液化汽式独立制冷系统[J];制冷学报;1993年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 高新华;高云;;氨制冷系统与氟制冷系统的比较[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年

2 朱富强;陈坚;;制冷系统检测与评定[A];上海市制冷学会一九九七年学术年会论文集[C];1997年

3 顾建中;;分散式制冷系统和准集中式制冷系统的应用[A];山东省第五届制冷空调学术年会论文集[C];2004年

4 高新华;高云;;氨制冷系统与氟制冷系统的比较[A];全国冷冻、冷藏行业制冷安全技术、节能、环保新技术发展研讨会论文集[C];2009年

5 陈爱红;夏航;;氨浓度报警控制装置在制冷系统中的应用[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年

6 宁静红;李惠宇;彭苗;;超市制冷系统的分析比较与未来发展[A];第3届中国食品冷藏链新设备、新技术论坛论文集[C];2007年

7 田琦;杨凡;;太阳能喷射—压缩二级制冷系统的，

本文编号：836105