一种基于航空发动机及尾喷管机电液多系统联合仿真的控制参数优化方法技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种基于航空发动机及尾喷管机电液多系统联合仿真的控制参数优化方法，首先对航空发动机以及尾喷管的机械运动机构、液压执行机构、控制系统分别进行单独建模，然后运用子系统之间的参数传递功能以及机电液系统仿真软件之间的接口技术实现了联合仿真模型的搭建。之后，在集成仿真系统基础上，制定控制器参数优化规则，根据当前状态实时优化控制器参数，从而优化尾喷管的动态响应。本发明专利技术所建立的联合仿真模型捕捉到了喷管调节过程中气动力的变化，弥补了单独进行尾喷管仿真时信息的缺失；采用本发明专利技术所优化后的控制器，克服了传统PI控制器可能振荡不稳当的缺点，因此本发明专利技术具有较强的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于航空发动机及尾喷管机电液多系统联合仿真的控制参数优化方法
本专利技术涉及的是一种航空发动机仿真控制方法，具体地说是航空发动机尾喷管机械、液压、控制的多学科联合仿真。
技术介绍
航空发动机运行时，尾喷管使燃气发生器排出的燃气继续膨胀，将燃气的可用功充分转变为动能，从而推动飞机高速飞行。在这过程中，尾喷管工作环境十分恶劣，调节片、密封片承受着巨大的气动力，再加上尾喷管液压执行机构本身的非线性、时变性，尾喷管喉道面积调节有时可能超调严重、响应慢，甚至出现振荡现象。然而，当前对其原因的探究或是仅探究液压油粘性、温度等因素对液压伺服系统本身的影响，抑或是采用新型控制算法单独地对液压伺服系统进行控制研究。它们的关注点都在于喷管液压伺服机构本身，而未曾对液压执行机构与发动机整体共同工作时的状况进行研究，忽略了其耦合动态特性。因此，提出采用联合仿真的方法，将尾喷管液压伺服机构模型引入到整机仿真模型中，建立航空发动机和喷管机电液系统的联合仿真模型。并在此联合仿真模型基础上制定控制器参数优化规则，实时调整控制器参数，优化尾喷管液压执行机构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于航空发动机及尾喷管机电液多系统联合仿真的控制参数优化方法，其特征是：/n(1)建立尾喷管液压执行机构模型：/n尾喷管液压执行机构包括高速电磁阀、分油活门、液压作动筒以及相应的位移传感器；工作时，来自定压油源的液压油分两路流过分油活门活塞的左右两侧，活塞左腔的压力为一常数值，由两个节流器分压而成；右侧压力由层板节流器和高速电磁阀分压而成，此时的高速电磁阀相当于一个可变节流器，可根据电信号的大小调节其液阻，从而改变活塞右腔的压力，活塞和与之相连接的滑阀随着左右腔室压差变化而发生移动，从而调节作动筒左右两腔的压力，促使活塞伸出或收回，进而通过凸轮装置实现尾喷管面积的调节；因此模型简化为一...

【技术特征摘要】
1.一种基于航空发动机及尾喷管机电液多系统联合仿真的控制参数优化方法，其特征是：
(1)建立尾喷管液压执行机构模型：
尾喷管液压执行机构包括高速电磁阀、分油活门、液压作动筒以及相应的位移传感器；工作时，来自定压油源的液压油分两路流过分油活门活塞的左右两侧，活塞左腔的压力为一常数值，由两个节流器分压而成；右侧压力由层板节流器和高速电磁阀分压而成，此时的高速电磁阀相当于一个可变节流器，可根据电信号的大小调节其液阻，从而改变活塞右腔的压力，活塞和与之相连接的滑阀随着左右腔室压差变化而发生移动，从而调节作动筒左右两腔的压力，促使活塞伸出或收回，进而通过凸轮装置实现尾喷管面积的调节；因此模型简化为一个作动筒、两个流量阀以及一个带旁路节流的正开度滑阀，在AMESim中采用键合图构建方法分别拉取对应模块建立模型；
(2)将AMESim模型编译为MEX程序：
以作动筒位移量为输出量，以作动筒受力以及控制器信号为输入量，使用VisualStudio编译器将AMESim模型编译为一种可在Matlab环境中调用的C语言衍生程序；
(3)在Simulink中建立尾喷管机械运动学模型、航空发动机模型以及控制器模型：
a.建立尾喷管机械运动学模型：
根据牛顿第二定律可得如下表达式：










为机匣与尾喷管调节片铰接处的作用力，为液压作动筒前端滚子对凸轮的作用力，为尾喷管所受的气动力，L为调节片长度，dom为原点到的垂直距离，α为偏转角，由当前S或Xd经插值给出，角度θ由当前滚子与凸轮接触点的切线斜率计算得到，这样剩下F0x、F0y、Fm三个未知量，三个方程三个未知量，可解得尾喷管的运动学模型；
b.建立航空发动机模型：
航空发动机型式为涡扇发动机，包括进气道、风扇、高压压气机、主燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、外涵道、混合室、加力燃烧室及尾...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志涛，刘硕硕，李健，高楚铭，李铁磊，戚万领，于海超，张君鑫，刘瑞，李淑英，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23