航空发动机数学模型与控制规律研究

发布时间：2020-06-26 07:07

【摘要】：航空发动机工作的外部条件和内部参数变化范围较大，并有严格的气动和强度限制要求，必须采用一定的控制策略来满足发动机的使用要求。发动机数学模型是发动机仿真技术的核心，是分析发动机特性、研究其控制规律，并对控制系统进行设计和分析的基础，也是飞行／推进综合控制系统研究的重要条件。 本文通过对涡扇发动机部件特性与热力计算过程的深入分析，建立了变比热的发动机部件级非线性数学模型。该建模通用性较强，精度较高，可以计算不同控制规律下的涡扇发动机稳态和动态过程，也可以作为多变量控制研究的对象。 航空发动机数学模型根据不同的控制策略有不同的表述，发动机线性变参数LPV(Linear Parameter Varying)增益控制技术使用的是LPV模型。本文介绍了LPV系统，并根据发动机非线性数学模型，讨论了线性模型的基本问题，在此基础上研究了发动机LPV模型的建立方法。文中采用基于局部模型的LPV建模，分析了经典的雅克比和基于变化率方法，并对两种方法进行了对比分析。 本文还分析了航空发动机的工作状态和使用要求，被控量和控制量的选择，给出了控制规律的制定原则。最后以非线性数学模型为基础，研究了发动机最大状态的控制规律，包括几何不可调与尾喷管喉部面积A_8可调，获得了一组控制规律，并分析了“冷超转”和“燃气储备利用”技术。 研究表明，本文建立的涡扇发动机数学模型具有一定的实用性，可作为发动机控制研究的基础。通过涡扇发动机准LPV模型的仿真验证，说明了建立LPV模型方法的有效性。控制规律的研究对于发动机控制系统的设计有一定的参考价值。
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：V233
【图文】：

有代表性的还有俄罗斯中央航空发动机研究院和荷兰国家航天实验室。尤其著名的是荷兰国家航天实验室NAL在WINDOWS环境下开发了一套基于部件模型的发动机仿真程序GSP[川，见图1一1。它采用灵活的面向对象的程序设计方法，可通过搭积木的方法任意给出发动机的结构形式，进行发动机的稳态与过渡态性能仿真。图1一 1GSP仿真模型我国自七十年代中期开始进行发动机建模与仿真技术研究，当时主要采用定比热或平均比热法，并在美国公开发表一系列发动机性能计算程序的源代码后(如SMOTE，GEN旧NGn，DYNGEN)开始采用变比热法建立发动机数学模型的研究，而且到目前为止，上述程序仍是国内关于航空发动机建模的蓝本。近二十年，随着国内发动机研究机构广泛开展发动机模型的开发工作

【参考文献】

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本文编号：2729995