超燃风洞双路燃油供给系统的协调控制策略研究

admin · 发表于 2022-9-19 22:29:35

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超音速燃烧（简称超燃）是指在超音速气流中进行激烈的化学反应，在燃烧前后都保持超音速流动的燃烧，它在冲压发动机和高温环境模拟试验设备中都有重要的应用。中航工业集团某研究所的高温高马赫数试验台就是属于一种模拟超燃环境的模拟试验系统，它主要用于研究超音速燃烧规律和试验高温部件热应力及强度，其核心部件即为超燃燃烧室；燃烧室的供油系统由两路组成，两路均通过控制器驱动变频器改变容积泵的转速来实现流量控制；为了实现稳定的温度场，供油系统需要每一路的流量在静态上具备高精度，动态上能够把调整响应时间调整到一个合适的范围，且不能出现超调；另外还需要两路流量动态变化时保持稳定比例。在已有供油系统的硬件基础上，本论文主要研究通过寻找并应用适当的控制律，提高燃油供给系统流量的控制品质。论文所完成的主要工作如下：1. 对系统模型进行了合理的分析，其中对变频电机采用了恒压频比的模型，结合管路的集中参数模型，给出了系统流量控制的动态方程，实验数据表明，该方程的结构在一个较大的流量区间是有效的，但是由于管路液阻随工况变化较大，该动态方程的参数会有显著变化；为此在控制系统中设计了基于阶跃响应的参数辨识的方法，这为设计抗时变的控制策略以及评价管路的堵塞状况提供了一个切入点。2. 对于每条油路的单独控制无法改善两条油路的随动性，所以设计了双路供油的交叉耦合控制算法，鉴于固定PI参数无法在时变系统中达到更好的控制效果，设计了两种带模型参考的模糊自整定PI控制策略，仿真表明，这两种控制算法比单纯的交叉耦合控制算法有着更好的控制品质。3. 利用供油系统调试过程中获取的数据，对前面的系统建模进行了验证；针对调试过程中出现的题目，对双路供油系统软件和电路上做出了相应的改进，编制了双路交叉耦合PI控制算法的PLC程序，把它应用到了供油系统上，实验数据表明，这种算法改善了双路流量的跟随性。论文结尾给出了主要结论和进一步工作的展望。

超燃风洞双路燃油供给系统的协调控制策略研究

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