变循环发动机多变量控制及性能寻优

发布时间：2017-03-25 07:04

  本文关键词：变循环发动机多变量控制及性能寻优，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：变循环发动机通过改变自身部件的几何尺寸来适应不同涵道模式下的气动热力循环,从而能够在大飞行包线兼具涡扇、涡喷发动机的性能优势。因此,变循环发动机控制系统的相关研究成为航空发动机技术研究领域的热门方向。教学学习型算法(TLBO)是基于教师教学这一自然现象模拟而来的智能算法,初始种群可通过教师层和学生层进行提升最终得到最优解。算法参数较少,不易陷入局部最优,通过测试函数比较发现教学学习型算法较遗传算法应用广,并能在一般工程应用问题中获得良好应用。对变循环发动机进行特性分析,通过研究其高度特性、速度特性、转速特性以及变几何特性,确定了变循环发动机各个变量对性能参数的定性影响关系,确定了变量可寻优范围。运用教学学习型算法针对变量建立学生种群模型,在种群中不断寻优寻得能使推力最大或者耗油率最小的最优变量值。根据变循环发动机变量与性能参数之间的关系,设定合适的控制规律,选取合适的控制和被控参数,运用PID控制设计出完整的变循环发动机控制系统,在模型设计点处进行两种模式下的稳态控制和过渡态控制仿真。
【关键词】：变循环发动机 教学学习型算法 性能寻优 多变量控制 PID算法 稳态控制 过渡态控制
【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】：2016
【分类号】：V233.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章绪论12-18
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 TLBO智能算法12-13
• 1.1.2 性能寻优及多变量控制13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究工作16
• 1.4 本文的内容安排16-18
• 第二章变循环发动机特性分析18-33
• 2.1 变循环发动机部件级数学模型介绍18-19
• 2.2 高度特性19-21
• 2.3 速度特性21-23
• 2.4 转速特性23-25
• 2.5 变几何特性25-27
• 2.5.1 模式选择VABI25
• 2.5.2 高压涡轮导向器面积25-26
• 2.5.3 低压涡轮导向器面积26
• 2.5.4 前段风扇导叶角26-27
• 2.5.5 核心驱动风扇导叶角度27
• 2.6 变循环发动机动态性能分析27-31
• 2.6.1 加速过程数值仿真28-30
• 2.6.2 模式切换数值仿真30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第三章教学学习型算法简介33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 TLBO算法基本原理33-35
• 3.3 TLBO算法流程35-38
• 3.4 TLBO算法改进38-41
• 3.5 TLBO算法测试41-43
• 3.6 TLBO算法工程应用43-45
• 3.6.1 PID参数整定43-44
• 3.6.2 参数辨识44-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第四章基于TLBO算法的变循环发动机性能寻优46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 变量及约束46-48
• 4.3 最大推力寻优48-51
• 4.4 最小耗油率寻优51-53
• 4.3.1 双外涵模式52
• 4.3.2 单外涵模式52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章变循环发动机多变量控制54-65
• 5.1 引言54
• 5.2 变循环发动机控规律选择54-56
• 5.3 PID控制及参数整定56-57
• 5.4 变循环发动机稳态控制仿真57-61
• 5.4.1 涡扇模式下稳态点到高空高速控制仿真57-59
• 5.4.2 涡喷模式下稳态点到低空低速控制仿真59-61
• 5.5 变循环发动机模式切换控制仿真61-62
• 5.6 飞行工况切换实时寻优仿真62-64
• 5.7 本章小结64-65
• 第六章总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王振成;;航空发动机技术的发展分析[J];舰船电子工程;2015年09期

2 焦华宾;莫松;;航空涡轮发动机现状及未来发展综述[J];航空制造技术;2015年12期

3 刘红霞;;GE公司变循环发动机的发展[J];航空发动机;2015年02期

4 黄红超;王占学;刘增文;蔡元虎;;基于iSIGHT的变循环发动机性能优化[J];机械设计与制造;2012年02期

5 朱玉斌;方中祥;侯朝焕;马晓川;;基于KQ的航空发动机多变量控制算法研究[J];测控技术;2011年10期

6 刘增文;王占学;蔡元虎;;变循环发动机模态转换数值模拟[J];航空动力学报;2011年09期

7 代冀阳;李华英;应进;李秋红;;航空发动机四输入四输出H_∞控制与仿真[J];计算机仿真;2011年01期

8 刘增文;王占学;黄红超;蔡元虎;;变循环发动机性能数值模拟[J];航空动力学报;2010年06期

9 任新宇;杨育武;樊思齐;;推进系统综合性能寻优控制研究[J];推进技术;2010年01期

10 张宝诚;;航空发动机的现状和发展[J];沈阳航空工业学院学报;2008年03期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王元;变循环发动机建模及性能寻优控制技术研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 孙丰诚;航空发动机性能寻优控制技术研究[D];南京航空航天大学;2007年

3 苏三买;遗传算法及其在航空发动机非线性数学模型中的应用研究[D];西北工业大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 薛益春;变循环发动机多变量控制及性能寻优[D];南京航空航天大学;2012年

2 王前宇;基于控制结构优化的航空发动机多变量鲁棒控制研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 孙晓东;航空发动机智能控制算法研究[D];南京航空航天大学;2009年

4 李培志;遗传算法在涡扇发动机巡航寻优控制中的应用研究[D];西北工业大学;2007年

  本文关键词：变循环发动机多变量控制及性能寻优，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：266809