大型飞机环境控制系统仿真及优化控制研究

admin · 发表于 2022-8-28 10:32:59

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飞机环境控制系统是保障飞机乘员和旅客安全、舒适，为机上电子设备提供正常工作环境条件的设备，作为大型飞机的功能系统和高耗能系统，环境控制系统设计对飞机运行的运载能力、舒适性、经济性都有一定影响。先进、高效的仿真工具及仿真方法的使用是现代飞机环境控制系统设计的一个重要方面。本文以大型飞机环境控制系统仿真为背景，研究复杂的环境控制系统仿真方法，建立环境控制系统仿真平台，并结合系统仿真进行先进大型飞机座舱温度控制系统控制方案设计，最后分别通过动态仿真平台及半实物仿真平台进行控制方案的验证及优化。具体研究内容如下：1. 基于Flowmaster环境控制系统主要元件数学建模研究环境控制系统主要元件的数学模型，在其基础上开发元件的线性化系数模型，同时研究基于Flowmaster大型系统仿真平台下三轮空气循环机组的转速、功率匹配的迭代方法和湿空气换热器的动态仿真模型的前期处理及仿真迭代处理方法。2. 环境控制系统及其子系统的稳态、动态仿真分析在Flowmaster平台下进行了环境控制系统制冷系统的稳态仿真，并与实验结果进行了对比分析，验证了建模方法的准确性；建立环境控制系统的动态仿真平台，进行环境控制系统的动态仿真，得到了系统的动态响应结果，为座舱温度控制系统的设计提供了思路及动态响应数据支持；建立了座舱空气分配系统仿真平台，进行了空气分配系统的设计及仿真验证，得到了各种系统因素对空气分配性能的影响。3. 座舱温度控制系统控制方案的设计及仿真提出基于专家PID控制的组件温度控制器，与基于模糊控制原理的座舱区域温度控制器相结合的大型飞机座舱温度控制方案。对该座舱温度控制方案进行了动态仿真验证，仿真结果表明该温度控制系统的设计优于常规PID控制方案，超调量小、控制精度高，并满足供气温度及变化率的限制。4. 座舱温度控制系统半实物仿真设计并建立了座舱温度控制系统半实物仿真平台，通过该平台对控制方案进行了半实物仿真，利用半实物仿真结果对控制方案进行了修正，并通过半实物平台验证了修正后的控制方案具有很好的控制效果。

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