航空动力装置建模与过渡态控制规律研究

【类型】学位论文

【作者】倪斌斌 

【关键词】 辅助动力装置 灰色模型 涡轴发动机 起动模型 最优加速控制 寿命延长控制

【摘要】随着现代飞行器对航空动力装置的性能、稳定性、研制成本和开发周期的要求不断提高，推进系统仿真技术进一步发展。本文围绕航空动力装置建模与过渡态控制规律进行研究，主要对辅助动力装置建模、涡轴发动机建模以及涡轴发动机加速控制进行研究。首先，针对辅助动力装置建模过程中缺少部件特性和试车数据有限的问题，采用灰色模型建模方法建立辅助动力装置模型。通过分析辅助动力装置的工作原理与结构特点，得出模型设计需求；结合试车数据处理分析以及气动热力学关系，得到辅助动力装置灰色模型；开发了辅助动力装置数字仿真平台，进行了灰色模型的全数字仿真和实物在回路仿真。对比试车数据，仿真结果最大稳态误差在3%以内，最大动态误差在5%以内，符合发动机及其控制系统的设计要求。其次，建立涡轴发动机起动模型。在缺少部件特性的情况下，通过特性拓展和特性计算的方法得到了涡轴发动机主要部件特性，并采用部件级建模方法建立涡轴发动机慢车转速以上模型；综合考虑进口条件对燃烧室效率和热传递问题建立涡轴发动机起动模型，并进行全数字仿真验证。最后，针对慢车转速以上涡轴发动机模型研究加速控制规律。在分析涡轴发动机过渡态过程工作限制条件的前提下，采用序列二次规划离线寻优的方式得到加速过程供油规律，并用所得到的规律进行仿真，得到了很好的控制效果。在SQP寻优控制的基础上，对涡轴发动机加速过程的涡轮前温度展开寿命延长控制的研究，涡轮前温度和加速过程中最高涡轮前温度停留时间得到有效改善。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】黄向华

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