低温风洞流场自抗扰控制方法技术

本发明专利技术公开了一种低温风洞流场自抗扰控制方法，包括低温风洞流场数学模型的建立和自抗扰控制器的设计，先建立低温风洞的流场调节机构与流场参数之间的传递函数，不考虑流场调节机构和流场参数之间的耦合关系，自抗扰控制器通过流场调节机构来控制流场参数，自抗扰控制器包括扩张状态观测器和状态误差反馈控制器，扩张状态观测器将包括调节机构和流场参数之间的耦合在内的干扰因素视为总扰动估算出来，并补偿到状态误差反馈控制器中，实现流场的解耦控制。本发明专利技术不需要流场精确的数学模型，在总温、总压和马赫三个控制通道耦合关系未知的情况下，可以实现三者的解耦控制，有效提高了低温风洞流场的调节精度，并且缩短了流场调节时间。

Auto disturbance rejection control method of flow field in low temperature wind tunnel

【技术实现步骤摘要】
低温风洞流场自抗扰控制方法
本专利技术涉及风洞流场控制领域，尤其涉及连续式低温风洞流场控制领域。
技术介绍
雷诺数在流体力学中表征粘性影响的相似准则数，雷诺数的变化主要影响边界层分离、旋涡流动、激波/边界层干扰、激波/旋涡干扰等粘性起支配作用的流动。风洞试验的雷诺数模拟不足，将会使上述流动现象发生变化，与真实飞行存在差异。目前风洞试验中实现高雷诺数的方法主要有降低总温、增加总压、采用重气体或者增大模型尺寸等方法，其中降低总温(即低温风洞)是最有前途的一种方法。低温风洞流场三个主要参数为：总温、总压和马赫数，风洞三个主要的流场调节机构为：液氮注入调节阀、氮气排气调节阀、风机。因此低温风洞可以近似看成是一个三输入三输出系统。低温风洞的控制过程十分复杂，其调节机构和输出参数之间的关系见图1。从图1中可以看出低温风洞流场存在强烈的耦合，这种耦合体现在两个方面：1、单个调节机构可能同时会影响多个流场参数，如增大液氮的注入量既会降低总温，也会提高总压；2、流场参数之间相互影响。例如，在保持风机转速恒定的情况下，总温降低时马赫数会升高。现有的解耦方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温风洞流场自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.建立低温风洞流场数学模型：建立低温风洞的流场调节机构与流场参数之间的传递函数，不考虑流场调节机构和流场参数之间的耦合关系；/nS2.设计自抗扰控制器：自抗扰控制器通过流场调节机构来控制流场参数，所述自抗扰控制器包括扩张状态观测器和状态误差反馈控制器，所述扩张状态观测器将包括调节机构和流场参数之间的耦合在内的干扰因素视为总扰动估算出来，并补偿到状态误差反馈控制器中，实现流场的解耦控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温风洞流场自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.建立低温风洞流场数学模型：建立低温风洞的流场调节机构与流场参数之间的传递函数，不考虑流场调节机构和流场参数之间的耦合关系；
S2.设计自抗扰控制器：自抗扰控制器通过流场调节机构来控制流场参数，所述自抗扰控制器包括扩张状态观测器和状态误差反馈控制器，所述扩张状态观测器将包括调节机构和流场参数之间的耦合在内的干扰因素视为总扰动估算出来，并补偿到状态误差反馈控制器中，实现流场的解耦控制。


2.根据权利要求1所述的低温风洞流场自抗扰控制方法，其特征在于，所述流场调节机构包括液氮流量调节阀、氮气排气阀和风机，所述流场参数包括低温风洞的总温、总压和马赫数。


3.根据权利要求2所述的低温风洞流场自抗扰控制方法，其特征在于，步骤S1中，将低温风洞流场多变量耦合系统视为三个单输入单输出系统，建立液氮流量调节阀开度与总温、氮气排气阀开度与总压、风机转速与马赫数之间的传递函数。


4.根据权利要求3所述的低温风洞流场自抗扰控制方法，其特征在于，步骤S2中，根据所述三个单输入单输出系统，分别设计三个自抗扰控制器。


5.根据权利要求3所述的低温风洞流场自抗扰控制方法，其特征在于，步骤S1中，根据机理分析建模方法得到低温风洞的流场集中参数模型，忽略流场集中参数模型中的耦合通道，并忽略总压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘为杰，何帆，秦建华，朱文杰，詹健，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51