超声速混合层混合增强闭环控制方法及系统技术方案

超声速混合层混合增强闭环控制方法及系统，包括第一超声速流道、第二超声速流道、控制器、控制台、速度场测量系统以及计算机，第一超声速流道和第二超声速流道之间设置有混合增强板，混合增强板将第一超声速流道和第二超声速流道分隔开，第一股超声速气流和第二股超声速气流在混合增强板的末端外实现增强混合；控制器通过控制台将激励函数信号作用于混合增强板；速度场测量系统对混合增强板末端的流场速度进行实时测量并将测量到的数据传输给计算机，计算机中预先加载有机器学习算法，通过运行机器学习算法产生激励函数信号给控制器。本发明专利技术具有可适应宽范围工作状况、鲁棒性强、混合增强效果显著等特点。混合增强效果显著等特点。混合增强效果显著等特点。

【技术实现步骤摘要】
超声速混合层混合增强闭环控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及航空航天领域的混合增强控制
，特别涉及一种超声速混合层混合增强闭环控制方法及系统，可以用于组合循环发动机中燃料和氧化剂混合增强的优化。

技术介绍

[0002]混合层流动是工程应用中典型的流动类型，如在涡扇发动机中中心燃气与外涵空气的混合，如火箭基组合循环发动机中火箭燃气与冲压空气的混合。高效混合从而提高燃烧效率是提升这类发动机性能的关键技术之一，控制混合增强的方式主要可以分为两类：被动混合增强和主动混合增强。
[0003]被动混合增强通常是在流场中安装一些固定装置或者改变结构参数来改变流场剪切层的稳定性特征，实现混合增强。按照作用方式可以细分为两类，1)促使流动提前失稳，典型的如三角结构扰动装置和凹腔装置；2)诱导大尺度流向涡结构，常见的装置有波瓣混合器，斜坡装置，锯齿状装置以及V形装置等。但被动控制装置不能根据工况做出调整，自适应性差。
[0004]主动混合增强是指通过激励器向流场施加外部能量，激发流动不稳定性，调节混合层流场中的涡结构，促进不同流体之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超声速混合层混合增强闭环控制方法，其特征在于，包括：S1.搭建超声速混合层混合增强闭环控制系统；超声速混合层混合增强闭环控制系统包括第一超声速流道、第二超声速流道、控制器、控制台、速度场测量系统以及计算机，第一超声速流道和第二超声速流道之间设置有混合增强板，混合增强板将第一超声速流道和第二超声速流道分隔开，第一股超声速气流在混合增强板的上方顺着混合增强板的长度方向流向混合增强板的末端，第二超声速气流在混合增强板的下方顺着混合增强板的长度方向流向混合增强板的末端，第一股超声速气流和第二股超声速气流在混合增强板的末端外实现增强混合；控制器连接控制台，通过向控制台发送激励函数信号，控制控制台在混合增强板靠近其末端的尾段作用于混合增强板，使得混合增强板振动；速度场测量系统对混合增强板末端的流场速度进行实时测量并将测量到的数据传输给计算机，计算机中预先加载有机器学习算法，通过运行机器学习算法产生激励函数信号给控制器，通过控制台作用于混合增强板；S2.通过计算机中预先加载的机器学习算法初始化若干激励函数信号，作为第一代激励函数信号；S3.控制器通过控制台将当前代激励函数信号作用于混合增强板，同时速度测量单元实时测量每个激励函数信号下的混合增强板末端外的流场速度并传输给计算机；S4.利用流场速度定义代价函数，计算当前代激励函数信号所对应的代价函数大小，评估当前代每个激励函数信号的成本代价；然后由当前代激励函数信号通过复制、杂交或/和变异进行更新操作，产生新一代激励函数信号；S5.重复S3至S4，直至达到预设停止条件。2.根据权利要求1所述的超声速混合层混合增强闭环控制方法，其特征在于，速度场测量系统为PIV系统，利用PIV系统拍摄混合增强板末端外的流场速度场快照并传输给计算机。3.根据权利要求1或2所述的超声速混合层混合增强闭环控制方法，其特征在于，步骤S5中，机器学习算法采用线性遗传规划算法。4.根据权利要求1所述的超声速混合层混合增强闭环控制方法，其特征在于，激励函数信号b的形式为：b＝K(s(t),h(t))其中s(t)为t时刻流场速度，h(t)为关于时间t的谐波信号，h(t)定义为自然频率f
u
或者自然频率f
u
的一半或者自然频率f
u
的两倍：h(t)＝[cos(2πf
u
t) cos(πf
u
t) cos(2πf
u
t) cos(2πf
u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建国，高政旺，刘瑶，张冬冬，姚霄，肖犇，侯廙，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：