一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法，包括：步骤1、依据试验对象特性，获取试验对象中同一子系统多回路协同工作时产生的耦合交调干扰；步骤2、对同一子系统中各回路建模并进行工程简化，获取多回路协同工作时各回路的单输入

【技术实现步骤摘要】
一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法


[0001]本专利技术属于航空发动机高空模拟试验领域，涉及高空模拟试车台的环境模拟控制技术，具体涉及一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法。

技术介绍

[0002]大型航空发动机高空模拟试验台作为我国目前高空模拟试验边界最为宽广的高空台，可以满足军用战机动力以及大型军用运输机动力高空模拟试验需求，并兼顾大涵道比民机的试验需求，其试验对象是一种典型的结构复杂、单体容积系数大、流量超宽域变化、强扰动特性复杂的多容、大迟滞、强非线性、强耦合的系统。
[0003]按照以往的方法，通过控制一个单独的调节装置以无法已无法满足宽范围流量的变化特点，造成这种情况的原因是：依据这种量级的空气流量调节需求所需要的调节装置的尺寸将远超目前国内能够生产的规格，且其转动惯量也将远超高空台设备控制的工程实际。因此，针对这种大型航空发动机高空模拟试验台环境条件的模拟，只能通过协同控制多台不同规格的调节装置实现高品质的环境模拟。
[0004]虽然多装置协同运行能够有效解决单个巨型装置无法生产和控制的问题，但又带来了一个实时解耦协同控制问题。由于多个并联的调节装置固有调节特性及约束边界各不相不同，虽然在大涵道比涡扇发动机推力瞬变等宽范围、快速动态调节中，可以同时调用多个装置以显著提高收敛速度，但是多装置同时作动时会由于对流量调节的程度不一致而对目标控制产生无法测量的非线性干扰的问题。
[0005]再者，目前高空台环境模拟系统使用的PID类控制方法或单回路主动抗扰控制方法，也无法有效解决多装置协同自动控制过程中产生的耦合干扰问题，无法支撑大型发动机高空模拟试验台对不同类型发动机高空模拟试验的适应问题。

技术实现思路

[0006]在高空模拟试验中，为了实现同时协调多台不同类型、规格的调节装置对发动机空中工作环境进行模拟，以达到在发动机不同运行状态和操作条件下，特别是在空气流量产生大范围剧烈快速变化的推力瞬变试验过程中，实现工作环境条件模拟的“不变性”的目的，本专利技术设计了一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法。
[0007]实现专利技术目的的技术方案如下：一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法，包括以下步骤：步骤1、依据试验对象特性，获取试验对象中同一子系统多回路协同工作时产生的耦合交调干扰；步骤2、对同一子系统中各回路建模并进行工程简化，获取多回路协同工作时各回路的单输入
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单输出模型；步骤3、设计用于各回路单输入
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单输出模型的自抗扰控制器，据此构建多回路并联协同调节解耦控制框架。
[0008]进一步地，步骤1中，试验对象特性包括进气总压、模拟高度、空气流量动态变化时间、空气流量动态变化范围。
[0009]进一步地，步骤1中，同一系统的多回路协同工作时产生的耦合交调干扰，是依据PID算法在仿真环境下获取的。
[0010]进一步地，步骤1中，同一子系统多回路为并联的过驱动配置。
[0011]进一步地，步骤2中，对同一子系统中各回路建模并进行工程简化，获取多回路协同工作时各回路的单输入
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单输出模型，包括：步骤2.1、获取多回路协同工作仿真模型；步骤2.2、依据多回路自抗扰解耦控制技术，将多回路协同工作时各回路分别视为仿真模型中感受未知扰动的单输入
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单输出非线性模型，对多回路协同工作仿真模型简化，获取各回路的单输入
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单输出模型。
[0012]进一步地，步骤3中，用于各回路单输入
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单输出模型的自抗扰控制器，是依据单回路控制技术设计获得的。
[0013]进一步地，多回路解耦控制方法还包括：步骤4、对多回路并联协同调节解耦控制框架进行验证。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法，有效解决了多回路（也可以称之为多执行机构或多调节装置）协同作动时的控制问题，能够大幅改善传统“接力式”的控制策略在作动时总体动态响应较差、调节过程时间长，在接力过程中产生强扰动且无法抑制多装置同时作用时产生的耦合交调作用，对进气总压、舱压及冲压比的模拟品质造成的恶化影响。
[0015]同时，多回路解耦控制方法不仅大幅度提升了飞行高度条件模拟的品质，为大涵道比民机试验提供了更优质的试验条件，还是首次解决了DN4500双瓣蝶阀的协同控制问题，保证了我国某大中型涡喷涡扇发动机高空模拟试验台飞行环境模拟的高精准需求，保障了在研重点型号发动机的高空模拟试验进度，有利于促进我国其他大型高空试验台的设计与建设，对后续其他大型高空舱环境模拟系统的设计和应用具有重要的促进作用，具有显著的工程实用价值。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0017]图1为本专利技术大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法的流程图；图2为具体实施方式中某大中型涡喷涡扇发动机的高度模拟容腔的“双调节回路”的仿真模型；图3为具体实施方式对某大中型涡喷涡扇发动机的高度模拟容腔设计的“双回路控制器
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双调节装置”的解耦控制框架。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人
员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。
[0019]本具体实施方式提供了一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法，参见图1所示，包括以下步骤：步骤1、依据试验对象特性，获取试验对象中同一子系统多回路协同工作时产生的耦合交调干扰。
[0020]本步骤中，试验对象特性包括进气总压、模拟高度、空气流量动态变化时间、空气流量动态变化范围。
[0021]本步骤中，同一系统的多回路协同工作时产生的耦合交调干扰，是依据PID算法在仿真环境下获取的。
[0022]在此需要说明的是，一个试验对象中可以包括多个子系统，每一个子系统都设有多个回路对其进行协同控制。例如：试验对象可以是某大型发动机高空模拟试验台的主要大型试验对象
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发动机，其子系统可以为发动机中某高度模拟容腔，其通过回路1的DN2000的柱塞阀和回路2的DN1800的蝶阀进行协同控制。
[0023]同时，还需特别强调的是，此处的多回路协同工作，也可以称之为多执行机构协同工作或多调节装置协同工作。
[0024]本步骤中，同一子系统多回路为并联的过驱动配置。
[0025]步骤2、对同一子系统中各回路建模并进行工程简化，获取多回路协同工作时各回路的单输入
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单输出模型。
[0026]本步骤中，耦合交调干扰优化的的基本理论是：以自抗扰控制“不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型高空台舱压模拟系统的多回路解耦控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、依据试验对象特性，获取试验对象中同一子系统多回路协同工作时产生的耦合交调干扰；步骤2、对同一子系统中各回路建模并进行工程简化，获取多回路协同工作时各回路的单输入
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单输出模型；步骤3、设计用于各回路单输入
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单输出模型的自抗扰控制器，据此构建多回路并联协同调节解耦控制框架。2.根据权利要求1所述的多回路解耦控制方法，其特征在于，步骤1中，试验对象特性包括进气总压、模拟高度、空气流量动态变化时间、空气流量动态变化范围。3.根据权利要求1所述的多回路解耦控制方法，其特征在于，步骤1中，同一系统的多回路协同工作时产生的耦合交调干扰，是依据PID算法在仿真环境下获取的。4.根据权利要求1所述的多回路解耦控制方法，其特征在于，步骤1中，同一子系统多回路为并联的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，钱秋朦，李江，田金虎，刘冬根，侯鑫正，王信，但志宏，杨博见，付鑫，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：