基于SIMULINK的某型涡喷发动机转速控制系统研究

以某型涡喷发动机及其主燃油系统的机械液压式调节器为研究对象．在考虑其控制规律的前提下，建立了转速控制系统及其各部件的数学模型．根据所建立的数学模型，利用SIMUUNK仿真工具对转速控制系统进行了仿真研究．研究结果表明该转速控制系统满足了实际要求，同时本文为主燃油系统的进一步改进提供了基础．     

某型涡扇发动机主调性能试验器转速闭环控制系统研究

为了解决人工手动测试无法再现某型涡扇发动机高压转子转速(n₂)的摆动故障,导致主燃油调节器维修效率低、维修质量差等问题,提出一种基于主燃油调节器性能试验器的自动控制算法。根据发动机台架试车数据与理论分析提出一种分段模糊自适应PID控制算法,利用模糊控制理论建立n₂转速控制模型,实现n₂从起动到最大状态的稳定工作,并筛选出引起转速摆动故障的主燃油调节器。试验结果表明,该控制系统能够在主燃油调节器性能试验器上进行n₂闭环控制,从慢车到最大状态稳定工作时的n₂转速与发动机台架试车数据基本一致,并且算法稳定性优于经典PID算法,能够在进行航空燃油燃烧的试车台试验之前,挑选出引起转速摆动故障的主燃油调节器。     

某型发动机转速测量的实现

为了提高发动机转速测量的精度和可靠性,采用AT89C51单片机制作了飞机发动机智能检测控制系统,此系统通过对转速信号的采集、运算、分析来实现对发动机运行状态的在线监控,此系统采用多周期同步测频法来实现对转速的测量。结果表明:它克服了一般测频方法对被测信号计数产生的±1个字误差,提高了检测精度。系统具有体积小、成本低、精度高等特点,应用前景广阔。     

基于二自由度PI的微型涡喷发动机转速闭环控制

针对传统PI控制无法使微型涡喷发动机的扰动抑制性能与设定值跟踪性能同时最佳的问题,开展了微型涡喷发动机二自由度（Two-Degree-of-Freedom,2-DOF）PI控制研究。首先基于Speedgoat实时目标机搭建了快速原型试验系统。根据发动机开环试验数据辨识得到不同稳态点下的传递函数模型,在此基础上设计了2-DOF PI控制器,并进行仿真验证。最后将控制算法部署至Speedgoat中开展实物试验。结果表明,设计的2-DOF PI控制器能够使微型涡喷发动机的扰动抑制性能与设定值跟踪性能同时最佳,并在发动机较大的工作范围内有良好的控制性能。     

航空涡轴发动机转速与扭矩信号的仿真研究

针对航空涡轴发动机转速与扭矩信号的仿真问题,分析检测发动机转速与扭矩的原理以及信号特性,创新提出在ZYNQ平台上实现仿真信号的合成方法。采用基于直接频率合成器的设计,计算分辨率、数据位宽、无杂散动态范围等参数以及分析对精度的影响。为保证实时性要求,依托片上高速数字总线AXI4控制频率和相位的设置,产生两路同步数字正弦信号,通过比较、滤波与合成实现仿真信号的输出。在硬件方面,采用数模转换与信号调理电路,在保证各项性能指标前提下,优化了器件选型,同时增加输出接口保护,避免因静电或误操作引起的故障。实际使用情况表明,仿真信号精度高、运行稳定可靠,目前已被应用到多个航空涡轴发动机的实验项目。     

涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究

常规的涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制技术,对发动机转速扭矩参数的调整不太精准,导致转速控制效果较差;因此,提出涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究;文章首先对逻辑进行模糊化处理,得到相应的隶属度函数,对其进行模糊推理,并采用重心法进行去模糊化;将模糊子集的参数作为控制器的主要参数,形成涡轴航空发动机转速模糊控制器;再基于此,构建转速模糊控制器系统结构,以便后续对实施自适应模糊控制;最后对变化率的调整规则进行设计,将转速波动控制在较小的范围内,并建立参数调整规则表,按照模糊自整定数值关系,对发动机转速扭矩参数进行精确调整,从而对发动机转速进行自适应模糊控制;仿真结果表明,使用文章设计的方法,对涡轴航空发动机转速进行自适应模糊进行控制后,能够较好地将发动机转速控制在3 000 rpm附近小波动振荡,说明该方法的控制效果较好;当阶跃干扰为10 N·m时,转速波动在11.38～17.77 rpm之间,当阶跃干扰为15 N·m时,转速波动的平均值在11.69～17.81 rpm之间,相对于对比方法均较小,说明该方法具有较好的应用价值。     

直线步进电机在压路机发动机转速控制系统中的应用

本文介绍了采用直线步进电机作为驱动装置的压路机发动机转速闭环控制系统。直线步进电机具有结构简单、免维护、可靠性高、能实现位移的精确控制等特点，将其应用于电控油门装置上是一种先进的技术方案。文中详细叙述了该控制系统的组成及原理和控制程序的结构及功能。应用实践表明，采用上述控制装置取得了良好的效果。     

基于数据融合的某涡扇发动机给定转速研究

针对试验室无法设计实现机械连动装置确定某涡扇发动机给定转速,在研究分析某涡扇发动机转速控制系统的工作机理和影响该型发动机给定转速因素的基础上,提出了一种确定该型发动机给定转速的数据融合算法。通过对基于数据融合确定的给定转速试验,结果表明:提出的数据融合算法结构简单、计算简便、计算结果的相对误差都在1%以内,将其用于确定某涡扇发动机的给定转速是完全可行的。     

实用微型涡喷发动机控制系统的设计

介绍了国产某型涡喷发动机控制律的设计过程,从对发动机的数学建模入手,通过系统辨识得出其模型参数,采用差量式PID算法,使用Matlab/Simulink模块进行控制参数的调试,最后将控制律用Keil C编程;并在发动机上进行参数的最终调节;实现了发动机转速的稳定控制;该设计方法对于其他控制对象的PID控制律的设计可供参考;实际应用表明,该系统工作性能稳定、可靠.     

模糊推理在军用飞机转速摆动故障诊断中的应用研究

鉴于目前军用飞机维护人员故障处理效率低以及传统故障诊断技术不能充分吸收人类经验的情况,文中运用模糊推理技术,模拟专家故障诊断推理过程,建立了某型军用飞机发动机转速摆动故障的模糊故障诊断模型,并构建了故障诊断系统,对其进行仿真研究;仿真结果表明所建立的模型可以很好地吸收维护人员的故障诊断经验,对故障原因可做出准确判断。     

单轴涡轮喷气发动机起停逻辑设计

以航空单轴涡轮喷气发动机起停控制为研究对象,设计了一种基于有限自动机的燃气涡轮发动机全工作状态起停逻辑。首先,给出了起停控制系统下的输入以及控制输出;然后,设计了涡轮喷气发动机各起停状态,给出了各起停状态之间的转换条件和关系;最后,给出了基于N变化率和EGT温升的点火状态计算方法、点火器控制规律和供油状态量计算规律。该起停逻辑在电子控制器上实现。通过实验,该起停逻辑能够有效控制点火器和燃油系统正常工作,并能及时提供涡轮喷气发动机运行状态信息,延长发动机的寿命,具有很强的工程实用性。     

基于单片机的发动机转速和加速时间测量方法

本文介绍了利用单片机来实现发动机转速测量及加速时间测量的设计思想和实现方法，实测结果表明．该方法不但可以提高了测量精度和测量效率．而且大大提高了测量的客观性，系统对于改进目前的测量手段．提高测量的客观性和精度有很大帮助。     

无人直升机发动机转速控制系统的嵌入式设计

为提高无人直升机的飞行性能,针对其飞行环境复杂、飞行状态变化快等特点,建立发动机的数学模型,采用总矩前馈与转速反馈的串级控制结构,设计实现一个基于嵌入式单片机MC9S08的恒定转速控制系统。实验结果证明,该系统的转速控制精度高,系统响应速度快,安全性及控制效果良好。     

Time Delay Compensation for Hardware-in-the-loop Simulation of a Turbojet Engine Fuel Control Unit Using Neural NARX Smith Predictor

Hardware-in-the-loop (HIL) simulation is an effective technique that is used for development and testing of control systems while some of the control loop components are simulated in a proper environment and the other components are real hardware. In a conventional HIL simulation, the hardware is an electronic control unit which electronic control signals are communicated between the hardware and the software. But, HIL simulation of a mechanical component requires additional transfer systems to connect the software and hardware. The HIL simulation can achieve unstable behavior or inaccurate results due to unwanted time-delay dynamic of the transfer system. This paper presents the use of Smith predictor for time-delay compensation of transfer system in the HIL simulation of an electro-hydraulic fuel control unit (FCU) for a turbojet engine. A nonlinear auto regressive with exogenous input (NARX) neural network model is used for modeling and predicting the FCU behavior. The neural model is trained by Levenberg-Marquardt algorithm and the training and validation sets are generated using the amplitude modulated pseudo random binary sequence (APRBS). The consistency of the experimental real-time simulation and off-line simulation shows the applicability of the presented method for mitigating the effect of unwanted dynamic of the transfer system in the HIL simulation.

     

涡轮喷气发动机噪声源的盲分离

讨论了基于噪声监测的飞机发动机故障诊断技术的可行性.由于涡轮喷气发动机噪声信号中不同源信号之间的混叠,使得噪声信号分析和特征提取更加凼难.根据声源信号的相互独立性质,针对涡轮喷气发动机噪声信号,阐述了利用盲分离技术对涡轮喷气发动机噪声信号进行分离的原理和实现.利用自然梯度算法对涡轮喷气发动机转子产生的噪声信号进行了肓分离实践,分离结果验证了方法的可行性和有效性,并从分离的信号中提取了有效的发动机状态信息.为发动机状态监测与故障诊断提供了一种可行的信号处理方法.     

柴油机数字式调速系统模型建立及仿真分析

介绍了一种柴油机数字式调速系统数学模型的建立及仿真分析方法,通过对PID的常规算法和几种改良算法进行了仿真分析,根据仿真的结果,可为柴油发电机组转速控制算法的设计奠定基础.     

Robust Surge Avoidance Control for a Low Pressure Compressor of a Turbojet Engine

The aim of this paper is to improve the efficiency of a low pressure compressor within a turbojet engine. For this purpose a new feedback controller will be introduced which compares the actual compressor surge margin to a given reference value. Then, this new feedback controller calculates a deviation on the existing nozzle area schedule such that the overall efficiency of the controller is improved at steady state condition. The major contribution of this work consists in a robust control design approach leading to improved robustness properties and reduced calibration efforts for the controllers of future unmanned aircraft propulsion systems.     

高精度发动机转速信号的测量与模拟技术研究

飞机发动机工作性能如何主要反映于发动机高、低压转子转速、燃油流量和排气温度、滑油压力等技术参数。介绍了如何实现高分辨率、高精度的发动机转速N1、N2信号测量、模拟技术工作原理以及主要性能指标、硬件设计、软件方案等。     

柴油机转速智能控制系统仿真

以12V180柴油机为对象,建立了柴油机简化传递函数和执行器模型。控制方法采用PID控制,并利用遗传算法优化控制器参数,对柴油机动态调速过程进行了仿真分析,在30s和60s时分别突加和突减50％负荷,并列出了柴油机各参数在负荷突变时的仿真结果。仿真结果和基于Z—N（Ziegler—Nichols）法的参数整定方法做了比较,结果表明遗传算法的性能远优于传统的参数整定法。