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- 航空发动机快速控制原型与实时仿真技术研究
- 作者： 王建锋 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机 快速控制原型 实时仿真 MATLAB 基于模型设计 微型涡轮发动机
- 描述： 快速控制原型（RCP）与实时仿真是航空发动机数控系统基于模型设计（MBD）中的关键技术。 在RCP方面，研究了MATLAB实时目标的机制及应用。在MATLAB/xPC实时目标环境下，使用递推最小二乘法对某型直流电机进行参数辨识并进行模型验证，在此基础上整定双闭环控制器参数，实现直流电机双闭环调速快速控制原型。试验表明，该方法可结合Simulink高效图形建模和xPC目标的高实时性，算法开发方便高效，控制步长可达10微秒级。 在实时仿真方面，为提高Windows系统仿真机的实时性引入实时操作系统RTX，研究了基于RTX和MFC的实时仿真系统应用开发。研究Windows及RTX系统的实时性机制并对两者的实时性开展测试，提出基于MFC和RTX的多线程综合软件模型的设计方法，在RTX加反射内存网的分布式实时仿真平台中，基于该方法开发了模型和控制器软件。试验表明，该方法可结合Windows系统软件开发方便、图形化人机交互等优势和RTX的高实时性，仿真步长可达亚毫秒级。 针对RCP的算法软件和实时仿真中模型软件，研究了基于MATLAB自动代码生成进行实时软件的快速开发。研究MATLAB自动代码生成的机制及其代码结构，针对航空发动机数控系统中常用的DSP和VxWorks实时平台，以卡尔曼滤波器和LQR系统开发为实例，分别利用Embedded MATLAB和Simulink/RTWEC进行实时代码快速开发，解决了实时代码的提取、修改和集成的关键技术问题，实现MATLAB中M脚本和Simulink模型到实时控制与实时仿真软件的无缝过渡和移植。 最后，研究了以MATLAB作为统一开发、测试和验证平台的MBD流程。分析相关工具的功能，如需求管理工具、设计验证工具、测试用例生成和管理工具等，解决在Simulink中建立自定义仿真库、集成现有C代码并定制代码生成的技术问题。最后采用MBD思想针对微型涡轮发动机电子控制器软件进行快速开发，通过电子控制器硬件在环仿真试验，验证了MBD的有效性和高效迭代的优越性。