风洞马赫数的广义预测控制方法研究

发布时间：2023-12-11 18:52

　　随着大飞机研制的需要对能为飞行器的研制提供重要依据的风洞试验马赫数控制精度提出了苛刻的要求,但目前已有的控制方法在变马赫数试验中存在调节时间过长、超调量过大,吹风试验成本过高的缺点。考虑到预测控制基于预测的未来时刻控制偏差优化控制率,有能力实现快速高精度控制,因此,本文以暂冲型跨声速风洞为对象,研究使用预测控制实现快速高精度的风洞流场控制。通过分析,选择适用范围更广的广义预测控制算法实现风洞流场高精度的控制。该算法实现的关键在于预测模型的建立即模型结构、阶次及时滞的确定以及对算法中相关参数的整定:(1)好的模型结构能够描述对象实际特性,为快速高精度控制的实现奠定基础。在风洞流场控制结构中引入主引压力回路,能在降低控制难度的同时消除气源压力下降带来的时变影响。被控量选为总压和静压,降低马赫数直接控制增加的系统非线性。由于在工况点附近风洞流场可近似为线性系统,因此选用线性的模型,相比较于CARMA模型,CARIMA模型具有消除静差的作用且更接近实际对象特性,而对角的CARIMA模型还具有近似解耦的能力能够减弱风洞耦合的影响,因此选用对角的两入两出CARIMA模型作为风洞流场预测模型的结构;...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 暂冲型跨声速风洞及风洞试验
        1.2.1 暂冲型跨声速风洞的结构
        1.2.2 暂冲型跨声速风洞吹风试验
        1.2.3 风洞试验的主要参数
    1.3 风洞控制的发展及研究现状
    1.4 广义预测控制的发展及研究现状
    1.5 本文的工作内容和主要安排
第2章 广义预测控制
    2.1 预测控制基本原理
    2.2 风洞流场动态特性分析
    2.3 广义预测控制基本原理
        2.3.1 预测模型
        2.3.2 滚动优化
        2.3.3 反馈校正
    2.4 本章小结
第3章 风洞流场预测控制器的设计
    3.1 预测模型的结构
    3.2 预测模型的阶次
        3.2.1 典型的确定阶次方法介绍
        3.2.2 基于FNN算法确定变量阶次
        3.2.3 实验与分析
    3.3 预测模型的时滞
        3.3.1 典型时滞确定方法介绍
        3.3.2 基于最小二乘法时滞的确定
    3.4 参数整定
    3.5 风洞控制系统仿真平台简介
    3.6 风洞流场性能指标
    3.7 预测控制器有效性验证
    3.8 本章小结
第4章 风洞流场自适应预测控制器的设计
    4.1 变工况风洞动态特性分析
    4.2 典型自适应控制系统介绍
    4.3 自适应广义预测控制
    4.4 自适应预测控制有效性验证
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：3873162