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冲压发动机推力控制系统研究

作　者: 杨朗
导　师: 闫国军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 冲压发动机燃油控制系统 PID控制器 H∞控制器 μ综合
分类号: V233
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 275次
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内容摘要

冲压发动机是超音速导弹的最佳动力装置,其工作性能好坏,在很大程度上决定于它的控制系统的品质。其中燃油控制系统是冲压发动机最主要的控制系统,随着高推比发动机的发展和飞行范围的扩大,对燃油调节系统提出了响应速度快,控制误差小,工作可靠等要求。因此设计一个好的控制器解决以上问题是非常必要的。首先,建立了涡轮泵动态数学模型并进行了仿真分析,通过对涡轮工作机理的分析,建立了涡轮的数学模型,并用试验数据拟合和泵的相似理论相结合的方法建立离心泵的数学模型。其次,简述冲压发动机燃油系统的调节方式,并针对冲压发动机的泵控方式和阀控方式,在效率、动态响应、汽蚀性能等方面比较了这两种控制策略的优缺点,在效率方面,由于阀控系统的节流损失比较大,阀控系统的效率比泵控系统低,特别是在远离设计工况的时候,阀控系统的效率更低;但在动态响应方面,泵控方式的调节时间比阀控方式的调节时间长。再次,冲压发动机燃油控制回路研究。针对建立的涡轮泵模型,进行了对象特性分析,根据要求的性能指标,设计了PID控制器,并进行了仿真研究,结果表明控制器满足提出的性能指标。最后,冲压发动机推力控制回路研究。详细分析了冲压发动机对象的模型摄动不确定性和干扰不确定性,设计了基于μ综合方法的控制器,并进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计的控制系统满足提出的鲁棒性能指标。H∞

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 本课题的研究目的和意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第2章冲压发动机及其燃油系统的数学模型  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 供油系统动态数学模型  15-24
    2.2.1 供油系统仿真模型  15-16
    2.2.2 可调涡轮模型  16-21
    2.2.3 离心泵模型  21-23
    2.2.4 涡轮泵模型  23-24
    2.2.5 负载的数学模型  24
  2.3 冲压发动机本体数学模型  24-30
    2.3.1 冲压发动机结构及工作原理  25-26
    2.3.2 大气模型的建立  26
    2.3.3 前体压缩数学建模  26-27
    2.3.4 进气道1-t部分建模  27
    2.3.5 进气道与燃烧室建模  27-29
    2.3.6 尾喷管数学建模  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章泵控方式和阀控方式的性能比较  31-39
  3.1 前言  31
  3.2 效率比较  31-36
    3.2.1 泵控系统的节能分析  31-33
    3.2.2 节流调节阀控系统的功率损失分析  33
    3.2.3 仿真分析  33-36
  3.3 动态性能比较  36-37
  3.4 汽蚀性能比较  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章冲压发动机燃油控制系统研究  39-47
  4.1 引言  39
  4.2 冲压发动机控制方案  39
  4.3 冲压发动机燃油控制回路  39-46
    4.3.1 冲压发动机燃油控制回路结构原理  39-40
    4.3.2 涡轮泵特性仿真分析  40-41
    4.3.3 PID控制器设计及分析  41-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章冲压发动机推力回路控制方法研究  47-62
  5.1 引言  47
  5.2 冲压发动机推力主控回路原理  47-48
  5.3 冲压发动机闭环控制反馈信号的选取  48
  5.4 冲压发动机闭环控制结构  48-49
  5.5 冲压发动机推力回路鲁棒控制器设计  49-55
    5.5.1 冲压发动机不确定性分析  49
    5.5.2 冲压发动机对象摄动分析  49-53
    5.5.3 冲压发动机控制系统干扰分析  53-54
    5.5.4 带有不确定性的控制系统H∞性能指标的提出  54-55
  5.6 基于μ综合的H∞控制器设计  55-58
    5.6.1 μ综合的H∞控制器设计方法  55-57
    5.6.2 基于μ综合设计算法的Matlab实现  57-58
  5.7 鲁棒控制器设计结果及仿真分析  58-61
  5.8 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
附录  67-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

冲压发动机推力控制系统研究

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