微型涡喷发动机动态数学模型建立与实时仿真

某型涡喷发动机起动仿真模型的建立

某型涡喷发动机起动仿真模型的建立摘要:通过对某型航空涡轮喷气发动机起动过程的分析,建立了该型发动机起动过程的仿真模型。

使用表明,该模型真实、准确,完全满足机务训练的要求。

关键词:航空发动机起动过程仿真1 引言航空发动机从转速为零加速到慢车转速的过程,称为发动机的起动过程。

这是一个自动过程,起动机构的各个部件按严格的顺序进行工作,稍有差错就会发生故障。

因此,无论是从发动机试车模拟完整性的角度,还是从故障研究的角度出发,起动过程都是必须要重点研究和模拟的过程之一。

由于发动机的性能主要是指发动机起动以后的性能指标,起动过程的仿真研究一直没有引起人们的足够重视。

为了真实地模拟发动机地面试车的全过程,较好地进行起动过程中故障的模拟和研究,本文根据某型涡喷发动机起动过程的实际特点,建立了该型发动机起动过程的数学模型。

2 发动机起动过程的时序发动机的起动过程是按严格的顺序进行的,在这个过程中,起动机构的各部件按一定次序先后投入工作。

它们的工作过程如下:(1)将油门手柄从停车位置推到慢车位置;(2)按下“起动”按钮后,起动机开始带动高压转子旋转,中介油泵和主燃油泵同时工作;(3)按下起动按钮后1.6秒,燃油急降电磁活门通电,活动铁芯推动活门左移,使等差活门弹簧室与低压腔相通,等差活门左移,使斜盘角度减至最小,同时等差活门的回油槽也接通低压腔,结果使起动供油量接近于零,同时点火线圈向点火电咀供电;(4)当按下起动按钮后7.1秒时,起动电磁开关根据时间自动器控制的时间程序而通电,来自主燃油泵定压油路的燃油,经过起动活门后,相对于压力的压差值为0.414±0.049MPa(4.5±0.5kg/cm2),通过单向活门及起动燃油总管进入点火器内的起动喷咀,在点火器内,燃油与空气混合并被点燃,形成点火源。

(5)在按下起动按钮后16.6s,时间自动器的凸轮断开燃油急降活门。

柱塞泵斜盘角度增大,油泵供油量增加,分配器活门打开燃油流入主燃烧室喷咀的油路,向主燃烧室供油。

微型涡喷发动机数字控制实时半物理模拟试验系统

微型涡喷发动机数字控制实时半物理模拟试验系统
苏三买;马瑞;冷文彬
【期刊名称】《航空动力学报》
【年(卷),期】2001(16)1
【摘要】本文以某微型涡喷发动机为工作对象 ,采用 80 98单片机作数字控制器 ,计算机当作模型发动机 ,具体介绍了数控半物理模拟试验系统概述、发动机数学模型建立、系统硬件总体设计、自适应模型跟随控制器及其软件设计 ;在此基础上建立了发动机数控实时半物理模拟试验系统并进行试验 ,结果证明 :所设计的系统能实时地反映控制系统作用下的真实试车过程。

【总页数】4页(P93-96)
【关键词】微型涡喷发动机;数控系统;半物理模拟试验;数字控制系统
【作者】苏三买;马瑞;冷文彬
【作者单位】西北工业大学航空动力与热力工程系;浙江航空公司
【正文语种】中文
【中图分类】V235.11;V233.75
【相关文献】
1.基于动态系数法的微型涡喷发动机实时建模 [J], 徐鑫;张天宏;盛汉霖
2.基于RTOS的涡喷发动机数字控制系统 [J], 郑玉全;陈杰;沈为群;宋子善
3.基于增材制造的微型涡喷发动机轻量化设计及试验 [J], 汪文君;徐友良;吴雪蓓;李敏;羅瀟;米棟;李堅;郭小軍;
4.基于试验的微型涡喷发动机起动控制研究 [J], 彭鸿博;杨创;于军力;冯远
5.弹用涡喷发动机数控实时仿真系统设计及试验 [J], 苏三买;马瑞
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哈工大发动机控制原理——涡喷发动机非线性模型实验报告

涡喷发动机非线性模型实验指导书一、实验任务1. 学习借助matlab/simulink软件搭建涡喷发动机非线性模型的方法；2. 掌握涡喷发动机模型仿真的原理和实施方法；3. 认识微型涡喷发动机的实时仿真平台，了解系统仿真在发动机控制系统设计中的作用。

二、实验基本原理针对航空发动机直接进行控制算法的硬件实现，然后在真实工作环境下进行试验具有很高的风险和费用。

为此，需发展降低风险的有效方式——控制系统仿真技术，其对于控制系统的开发和研究具有重要的实际意义。

从控制系统仿真的目的来看，发动机控制系统仿真按照实物和仿真部分的不同分为以下两种：(1) 控制对象是真实的物理发动机，控制算法用控制原型机仿真实现，而不是最终的控制器硬件。

考虑到可能的控制算法修改，往往用一台可在实时情况下运行的实时仿真机来代替真实的控制器，这种仿真方式被称为快速控制原型（Rapid-control-prototyping）仿真。

matlab/simulink软件是实现发动机控制系统控制原型（Rapid-control-prototyping）仿真的最便捷方法。

matlab/simulink软件是一种基于MATLAB 的框图设计环境，实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真。

为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，只需单击和拖动鼠标操作就能完成，而且可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。

Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

(2) 控制对象的行为通过仿真实现，控制算法通过真实的控制器硬件实现。

微型涡喷发动机数字控制系统设计研究

摘要
微型涡喷发动机广泛应用于民用航模领域，并且在军用领域也受到越来越多的重视，逐渐成为小型战术导弹、小型无人机、低成本攻击弹药的核心动力装置。其控制系统是确保该动力装置充分发挥其性能的关键，并且凸显数字化、高度集成及低பைடு நூலகம்本的显著特点。本论文以微型涡喷发动机为控制对象，对其数字式控制系统进行了方案设计、仿真研究及系统的工程实现。
Aimed at thecharacteristics of the micro turbine engine,selected the system control parameters,also,designed adjustment plan and control strategy of open-loop and closed-loop;
Classified Index: U.D.C:
A Dissertation for the Professional Degree of Master （Master of Engineering）
Design and research on the digital control system for micro turbine engine
Firstly,application background、function and framework of the system were illuminated.In view of its core component uints,developed the software and hardware design work,including ARM kernel embedded digital electronic control unit、embedded software based onμCOSⅡreal-time operating system and BLDC motor fuel pump;

小型涡喷发动机数控调节器的半实物仿真

收稿日期:2003-06-10;修订日期:2003-09-18作者简介:程涛(1964-),男,山东莱州人,北京航空航天大学能源与动力工程学院副教授,主要从事航空发动机控制和半实物仿真试验的研究.第19卷　第3期2004年6月航空动力学报Journa l of Aerospace PowerV o l 119N o 13Jun .　2004文章编号:100028055(2004)0320383204小型涡喷发动机数控调节器的半实物仿真程　涛(北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100083)摘要:介绍了某小型涡喷发动机数控调节器的半实物仿真试验系统的设计,以及软件和硬件的试验配置。

半实物仿真试验对涡喷发动机控制系统的稳态和瞬态性能进行了校正和验证。

试验完成了发动机数控调节器在地面和空中起动、停车功能的检验;自动加、减速功能,稳态调节性能的校正和校验;评价了发动机空中起动,按理论弹道飞行过程的调节性能。

最后,给出了部分的仿真试验曲线。

关　键　词:航空、航天推进系统;涡喷发动机;半实物仿真;发动机模型;数字式控制中图分类号:V 231 文献标识码:AHardware i n the L oop Si m ula ti onof M i n itype Turbojet Eng i n e D i g it a l Con trol Regula torCH EN G T ao(Schoo l of Jet P ropulsi on ,Beijing U n iversity of A eronautics and A stronautics ,Beijing 100083,Ch ina )Abstract :T h is paper covers the design s of H ardw are in the L oop Si m ulati on (H I L S )test 2ing of m in itype turbo jet engine digital con tro l regulato r ,and hardw are and s oft w are configura 2ti on s .T he H I L S tests check up the tran sien t and steady state perfo r m ances of the engine con tro l syste m .T he tests co rrect and verify the capability of engine digital con tro l regulato r ground start and air start ,stopp ing ,autom atic accelerating and decelerating ,and steady state regulati on .A ls o the tests evaluate the adjusting capability of air start ,and flying al ong the ballistic trajecto ry .F i 2nally s om e test results are p resen ted .Key words :aero s pace p ropulsi on syste m ;turbo jet engine ;hardw are in the l oop si m ulati on ;engine model ;digital con tro l 发动机控制系统的主要目的是提供最大的推力,最小的燃油消耗;控制发动机在喘振边界内安全可靠地运行,保护转速、温度、压力等状态参数不超出工作极限。

某小型涡喷发动机燃烧室疲劳仿真分析

ＴｈｅＦａｔｉｇｕｅＳｉｍ￣ａｉｆｏｎｏｆＣｏｍｂｕｓｔｏｒｆｏｒＭｉｃｒｏＴｕｒｂｏｊｅｔＥｎｇｉｎｅ
ＬｉｕＧｕｏｆｕ，ＪｉａｎｇＮｉａｎｚｈａｏ１，２ＳｏｎｇＪｕｎ，ＴａｎｇＪｕｎｊｕｎ，ＪｉａｏＺｈｉｗｅｎ（１．ＴｈｅＳｉｘｔｉｅｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｔｈｅＨｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓｏｆｔｈｅＧｅｎｅｒａｌＳｔａｆ，ＮａｎｊｉｎｇＣｉｔｙ，ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮａｎｊｉｎｇＣｉｔｙ，ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
第５ｌ卷第９期
Ｖ０１．５１Ｎｏ．９
农业装备与车辆工程
ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
２０１３年９月

飞机涡扇发动机的建模与仿真研究

飞机涡扇发动机的建模与仿真研究随着航空工业的不断发展，涡扇发动机已经成为了现代飞机最常用的动力装置。

在不同飞行工况下，涡扇发动机的性能和特性都有所不同，因此开展相关的建模和仿真研究显得尤为重要。

本文将着重讨论飞机涡扇发动机的建模与仿真研究。

一、涡扇发动机的构成与特点涡扇发动机是由高压压气机、低压压气机、燃烧室、涡轮和推力增强器5个部分构成的。

其中高压压气机和低压压气机共同驱动大的涡轮，形成推力，而燃烧室则是将油气混合物燃烧后产生高温高压的气体，驱动涡轮并产生动力输出。

涡扇发动机的特点是节省燃料、具有高速度、较大推力和低噪音等优点。

二、涡扇发动机建模的理论基础涡扇发动机建模是在对发动机实现物理建模的基础上建构的一种数学模型。

涡扇发动机建模的主要理论基础包括控制工程、热力学和流体力学等。

其中，控制工程主要用于分析和控制模型中的运动状态，热力学主要用于分析和描述发动机燃气流动和能量转换特性，而流体力学则主要用于分析和描述发动机漩涡流动、冷却通道和涡轮叶片的流场特性等。

三、涡扇发动机建模的关键技术涡扇发动机建模的关键技术包括建立数学模型、选取仿真软件和分析仿真结果三个方面。

建立数学模型时，需要考虑到发动机各部分之间的相互作用关系，并选择适当的数学变量进行描述。

选取仿真软件时，需要考虑软件的功能和性能，同时也需要考虑成本和易用性等方面因素。

分析仿真结果时，需要对仿真结果进行分析、比较和总结，并提出相应的优化方案。

四、仿真实验的设计和实施为了更加准确地进行涡扇发动机的建模和仿真研究，需要进行一系列的仿真实验。

在实验设计和实施过程中，需要注意以下几点。

首先，需要选取适当的实验工况，包括不同推力和高度等。

其次，需要选取相似理论，将实验所涉及的参数归一化。

最后，在实施实验时，需要精确控制实验环境，包括温度、气压等。

五、涡扇发动机的建模与仿真研究的应用涡扇发动机的建模与仿真研究在现代航空工业中应用非常广泛。

其中，主要包括发动机设计、发动机性能评估和飞行控制等方面。

微型涡喷发动机燃烧室数值模拟

微型涡喷发动机燃烧室数值模拟
李聪;方蜀州;张平
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2008(29)5
【摘要】微型涡轮喷气发动机(Micro-turbine engine)燃烧室具有传热损失大及燃烧驻留时间短的特点。

为了给微型燃烧室定型提供数据参考,对设计的微型环形燃烧室中的稳态燃烧过程进行数值模拟。

计算入口边界参数采用等熵数值计算结果,喷雾性能参数通过试验获得,考虑了湍流化学反应、热辐射、液滴的蒸发及二次雾化等情况,得到燃烧室稳态工作时的速度场、温度场及浓度分布,计算结果可以较为准确地反映燃烧室的实际燃烧情况。

计算结果表明,燃烧室设计合理,燃料可以充分燃烧,各项性能参数基本符合设计要求,能够为燃烧室的进一步优化设计提供改进依据。

【总页数】6页(P513-518)
【作者】李聪;方蜀州;张平
【作者单位】北京理工大学宇航科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】V235.113
【相关文献】
1.基于项目制的焊接实践教学模式探究——以微型涡喷发动机燃烧室零部件制造为例
2.微型涡喷发动机燃烧室全覆盖气膜冷却
3.新型纽扣式涡喷发动机燃烧室数值模拟
4.微型涡喷发动机燃烧室设计研究
5.微型涡喷发动机燃烧室优化与试验研究
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微型涡轮发动机控制系统仿真及台架试验_张天宏

2006年10月第27卷第5期推进技术J OURNAL OF PRO PUL SI ON TECHNOLOGYOct 2006V ol 27 No 5微型涡轮发动机控制系统仿真及台架试验*张天宏,黄向华,曹谦(南京航空航天大学能源与动力学院,江苏南京210016)摘要:在某微型涡轮发动机控制系统开发过程中,为研究该发动机控制规律,提出一种半物理仿真和台架试验结合的研究方法。

设计了包含电子控制器在回路的半物理仿真试验,通过分析原控制逻辑以及起动过程存在的问题,提出对起动控制规律的改进和优化,开展了基于原配电子控制单元和工控机的台架试验,验证了优化后的控制规律,并将其应用于控制器开发。

本文提出的方法可避免大量的实物台架试验,缩短控制器的研制周期。

关键词:微型涡轮发动机+;控制系统;半物理仿真;台架试验中图分类号:V 235 1 文献标识码:A 文章编号:1001-4055(2006)05-0445-05* 收稿日期:2005-10-15;修订日期:2005-12-29。

基金项目:国防科研基金(K1601060711)。

作者简介:张天宏(1968 ),男,副教授,博士,研究领域为航空发动机控制、建模与故障诊断。

Control syste m si m ulati on and bed test for m icro tur bi ne e ngi neZHANG T ian -hong ,HUANG X i a ng -hua ,CAO Q i a n(Coll of Energy and Pow er ,N an jing U niv of A e ronautics and A stronautics ,N an ji ng ,210016,Chi na)Abstrac t : A m ethod co m bini ng se m -i physical s i m u l a tion and bed test w as proposed for study i ng the contro l sche m e i n the deve lopment process o f the contro l syste m fo rM icro T urb i ne Eng ine(M TE).The exper i m ent p l a tfor m w as deve loped w it h E l ectronic Contro lU n it(EC U )i n l oop .A fter ana l y zi ng the o rig i nal contro l log ic and t he prob l em s encounte red i n the startup process ,t he i m provem ent and opti m i za ti on o f t he sta rt control schem e w ere proposed and ver ified by the bed testw it h the or i g-i nal EC U and an i ndustry co m puter i n l oop ,respecti ve l y.T he who l e control sche m e i m proved w as adopted by the ne w l y deve-l oped contro ll e r .The me t hod proposed has sho rt deve l op m ent per i od for the fact that a l o t of i gn iti on expe ri m ents are avo ided .K ey word s : M icro turb i ne eng i ne +;Contro l syste m;Se m -i phy si ca l si m u lati on ;B ed test1 引言微型涡轮发动机(MTE )体积小、重量轻、结构紧凑,在高速微型无人驾驶飞机上具有重要的应用前景[1~4]。

基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作

基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作1. 引言1.1 研究背景涡喷六航空发动机是一种高性能的喷气式发动机，具有较高的推力、燃烧效率和可靠性。

随着航空业的发展，涡喷六航空发动机在飞机动力系统中扮演着重要的角色。

传统的实验研究方法存在着一些不足，如成本高、风险大、耗时长等问题。

基于虚拟现实（VR）技术的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作显得尤为重要。

通过建立涡喷六航空发动机虚拟实验平台，研究人员可以在虚拟环境中模拟各种实验情景，包括不同工况下的性能测试、燃烧过程分析、动力系统优化等。

这将大大减少实际实验的成本和风险，提高实验效率，加快研究进程。

利用VR技术还可以实现对发动机内部结构的立体展示，让研究人员更直观地了解发动机的工作原理和性能特点。

基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作对于提高研究效率、降低研究成本，推动航空发动机技术的发展具有重要意义。

1.2 研究意义涡喷六航空发动机是目前航空发动机领域的研究热点之一，其具有高效率、低排放、低噪音等优点。

通过对涡喷六航空发动机进行虚拟实验可以有效地减少实验成本、提高实验效率，并且可以模拟各种复杂的工况，为工程师提供更多的设计参数和方案选择。

基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作具有重要的研究意义。

通过搭建这样一种虚拟实验平台，可以帮助工程师更加直观地理解发动机工作原理，优化设计方案，提高发动机性能，推动航空发动机领域的发展。

虚拟实验平台还可以为培训航空发动机相关人员提供一个实践的平台，提升人员的技术水平和实践能力。

研究基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作具有重要的实际应用价值和推广价值。

2. 正文2.1 涡喷六航空发动机介绍涡喷六航空发动机是一种先进的涡喷式喷气发动机，具有高功率、高效率、低排放等优点。

其基本结构包括压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部件。

压气机负责将空气压缩，燃烧室进行燃烧，涡轮则带动压气机和喷管转动，从而产生推力。

微型引射燃烧卷吸涡轮动力系统数值模拟的开题报告

微型引射燃烧卷吸涡轮动力系统数值模拟的开题报告一、研究背景近年来，微型引射燃烧卷吸涡轮（MICV）动力系统得到越来越多的关注，主要用于小型飞行器和微型无人机，以及医疗用途等领域。

MICV系统具有结构简单、动力输出高、噪音低、维护成本低等优点，是小型飞行器中的微型动力源。

MICV系统是由微型燃烧室和涡轮组成的，燃气在微型燃烧室中燃烧产生高温高压气体，然后经过涡轮产生动力输出。

由于系统结构小巧，因此对其内部流动的研究十分重要。

二、研究内容本文将对MICV系统的内部流动进行数值模拟，主要包括以下内容：1.建立MICV系统的数学模型，包括微型燃烧室、进出口管道和涡轮等组成部分，建立起数学模型。

2.采用计算流体力学（CFD）方法对MICV系统内部流动进行数值模拟，研究其流场特性。

3.分析MICV系统内部流动对系统性能的影响，探索优化系统参数的方法。

三、研究意义本文的研究意义主要有以下几点：1.深入了解MICV系统内部流动规律，为其性能优化和使用提供科学依据。

2.数值模拟方法和结果对实验验证提供了指导和支持。

3.为微型引射燃烧卷吸涡轮动力系统的发展提供理论基础。

四、研究方法本文主要采用计算流体力学方法对MICV系统进行数值模拟，分析其内部流场的特性。

1.建立数学模型：基于试验数据和已有研究，建立MICV系统的数学模型，包括微型燃烧室、进出口管道和涡轮等组成部分，并进行数学上的简化和预处理。

2.数据获取和预处理：获取实验数据和试验参数，并进行数据预处理，消除噪声和干扰。

3.流体力学模拟：采用计算流体力学方法对MICV系统内部流场进行数值模拟，使用ANSYS Fluent等软件进行计算，分析其内部流动特征和性能。

4.结果分析：对计算结果进行分析和比较，探究流动对系统性能的影响，优化系统参数，提高MICV系统的性能。

五、研究计划时间节点：2022年12月-2023年6月1.完成MICV系统数学模型的建立（2022年12月-2023年3月）2.获取实验数据和试验参数，并进行数据预处理（2023年1月-2023年4月）3.采用CFD方法进行数值模拟，分析MICV系统流场特性（2023年2月-2023年5月）4.分析流动对系统性能的影响，优化系统参数（2023年3月-2023年6月）六、预期成果1.建立MICV系统数学模型。

发动机简化数学模型及数字仿真研究

发动机简化数学模型及数字仿真研究
发动机作为机械系统中的复杂物件，其数学模型可通过一系列的基本
方程式来建立，包括质量守恒方程、能量平衡方程、动量守恒方程等。

在
建立完整的数学模型之后，可以采用数值计算的方法，通过计算机软件对
发动机的各种性能进行数字仿真研究。

在发动机的简化数学模型中，通常采用压缩空气和燃料的储存、混合
和燃烧过程及其对气体能量和动量的变化进行考虑。

通常将发动机分为进气、压缩、燃烧和排气等四个过程。

在进气过程中，空气被吸入并经过过
滤和压缩，然后进入燃烧室与燃料混合。

在燃烧室中，燃料被点燃并燃烧，释放出热能和高压气体。

在排气过程中，气体被排放到环境中。

数字仿真研究的核心是数值计算。

在计算过程中，必须考虑气体的状
态方程、燃料的热力学性质、动力学特性及其对气体流动的影响等因素。

同时，在计算过程中，需要同时考虑多种转动和振动的特性，以综合评估
发动机的运行条件和性能。

随着计算机处理能力和仿真软件的不断提升，数字仿真已经成为了发
动机设计和改进中的重要工具之一。

通过数字仿真，可以快速准确地预测
发动机的性能参数和工作参数，从而指导设计和改进过程。

同时也可以提
高设计方案的可靠性和效率，减少开发周期和成本，更好地适应市场需求
和竞争压力。

基于二自由度PI的微型涡喷发动机转速闭环控制

收稿日期：２０２３－１１－０６基金项目：国家科技重大专项（Ｊ２０１９Ｖ０００３００９４）引用格式：徐建强，李睿超，赵万里，等．基于二自由度ＰＩ的微型涡喷发动机转速闭环控制［Ｊ］．测控技术，２０２４，４３（２）：３５－４０．ＸＵＪＱ，ＬＩＲＣ，ＺＨＡＯＷＬ，ｅｔａｌ．ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＣｏｎｔｒｏｌｏｆＲｏｔａｔｉｏｎａｌＳｐｅｅｄｏｆＭｉｃｒｏＴｕｒｂｏｊｅｔＥｎｇｉｎｅＢａｓｅｄｏｎ２ＤＯＦＰＩ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２４，４３（２）：３５－４０．基于二自由度ＰＩ的微型涡喷发动机转速闭环控制徐建强，李睿超，赵万里，虞　超，郭迎清（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安　７１０１２９）摘要：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（ＴｗｏＤｅｇｒｅｅｏｆＦｒｅｅｄｏｍ，２ＤＯＦ）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２ＤＯＦＰＩ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２ＤＯＦＰＩ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。

关键词：微型涡喷发动机；转速闭环控制；二自由度ＰＩ；快速原型化中图分类号：Ｖ２１６；Ｖ２３１文献标志码：Ａ文章编号：１０００－８８２９（２０２４）０２－００３５－０６ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２０２４．０２．００５ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＣｏｎｔｒｏｌｏｆＲｏｔａｔｉｏｎａｌＳｐｅｅｄｏｆＭｉｃｒｏＴｕｒｂｏｊｅｔＥｎｇｉｎｅＢａｓｅｄｏｎ２ＤＯＦＰＩＸＵＪｉａｎｑｉａｎｇ牞ＬＩＲｕｉｃｈａｏ牞ＺＨＡＯＷａｎｌｉ牞ＹＵＣｈａｏ牞ＧＵＯＹｉｎｇｑｉｎｇ牗ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙ牞ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ牞Ｘｉａｎ７１０１２９牞Ｃｈｉｎａ牘Ａｂｓｔｒａｃｔ牶ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＩｃｏｎｔｒｏｌｃａｎｎｏｔｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｅｔｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｉｃｒｏｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ牞ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｔｗｏｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ牗２ＤＯＦ牘ＰＩｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｉｃｒｏｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ牞ａｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｂａｓｅｄｏｎＳｐｅｅｄｇｏａｔｒｅａｌｔｉｍｅｔａｒｇｅｔｍａｃｈｉｎｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｏｐｅｎｌｏｏｐｔｅｓｔｄａｔａ牞ｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｐｏｉｎｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ牞ａｎｄｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ牞ｔｈｅ２ＤＯＦＰＩｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ牞ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｄｅｐｌｏｙｅｄｉｎｔｏＳｐｅｅｄｇｏａｔｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｐｈｙｓｉｃａｌｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄ２ＤＯＦＰＩｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃａｎｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｓｅｔｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ牞ａｎｄｈａｖｅａｇｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎａｌａｒｇｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｍｉｃｒｏｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅ牷ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄ牷２ＤＯＦＰＩ牷ｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ微型涡喷发动机是无人侦察机、巡航导弹、靶机等众多飞行器的重要动力来源，具有成本低、体积小、质量轻、转速高等特点。

双轴涡喷发动机性能实时模拟简化模型

双轴涡喷发动机性能实时模拟简化模型
刘燕;刘伟;陈辅群;孙斌
【期刊名称】《航空动力学报》
【年(卷),期】1994(9)4
【摘要】建立了能够实时模拟双轴涡喷发动机性能的数学模型。

该实时模型包括：线性化的压气机特性模型、简化的涡轮特性以及非线性方程组的降维处理。

在相同工况及进气条件下，分别用非实时模型和实时模型对某型双轴加力式涡喷发动机性能进行了模拟，并与试验结果进行了对比。

结果表明，该模型很好地解决了提高运算速度与保证计算精度之间的矛盾，并且具有较高的收敛性。

【总页数】4页(P357-360)
【关键词】涡轮喷气发动机;性能分析;实时仿真;数学模型
【作者】刘燕;刘伟;陈辅群;孙斌
【作者单位】西北工业大学;沈阳航空发动机研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V235.111
【相关文献】
1.双轴涡喷发动机动态过程数值模拟的新方法 [J], 郑庆雄;陈辅群;廉小纯
2.雷诺数对压气机及双轴涡喷发动机性能的影响 [J], 李建榕
3.畸变进气对双轴涡喷发动机性能的影响 [J], 郑庆雄
4.双轴涡喷发动机的实时数字模拟 [J], 刘尚明;王雪瑜;朱行健
5.双轴涡喷发动机脉冲停供油时动态过程的数值模拟 [J], 郑庆雄;陈辅群
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小型汽油喷射发电机组的建模与仿真-毛静婷

小型汽油喷射发电机组的建模与仿真第一章绪论⏹研究的背景和研究意义● 1.1我国小型汽油机行业发展现状随着全球金融危机对实体经济影响加深，全球经济在经历连续4年5%左右的高速增长之后2008年急速掉头下滑。

针对目前世界范围内经济严峻形式和我国经济运行面临新的不确定性因素，如何根据急剧变化的外部经济环境调整企业发展规划和经营方针，成为摆在我国汽油发电机企业面前亟待解决的问题。

近几年，随着国外通用小型汽油机生产企业、国内大型摩托车生产企业、新兴民营企业的介入，通用小型汽油机的行业呈现出飞速发展的势头，并且产品主要以各种形式销往国外。

但同时，中国小型汽油机企业也正面临许多困难，欧美发达地区针对通用小型汽油机制定的日益严格的排放法规便是其中之一。

90年代中期，美国和欧盟研究结果表明：随着道路车辆排放控制的成效日益显著，原本居于次要位置且较少受到关注的非道路污染源已经变为主要污染源，特别是遍布各个角落但数量巨大（美国年消耗两千万台以上）的通用小型汽油机。

美国EPA的统计数据表明，2000年道路车辆与非道路动力机械总排放量中：约23%的CO排放、20%的HC排放来自通用小型汽油机。

据资料显示，结合目前国内通用小型汽油机的结构现状和美国EPA排放法规的相应要求，二冲程发动机解决排放问题的需求最迫切，用于非手持设备的排放裂化情况，探寻降低发动机排放劣化的途径和方法● 1.2仿真技术的应用意义随着信息技术的迅速发展，仿真技术正在发生根本性的变化。

它不仅是认识辅助、设计检验、产品性能研究的工具，而且还将更多的参与实际系统的控制和在线分析。

成为决策的“参谋”，技能学习的“工具”，系统运行的“保护神”，正在融入产品，成为产品。

在开发产品及产品正式投放市场之前，先使用仿真技术进行模拟仿真试验，不仅能排除实物试验中的外界干扰而产生的数据偏差，使试验数据更为精确。

另外，在试验中发现的产品设计上的不合理之处，还能及时进行修改，避免了产品上市后再由市场反馈产品缺陷的尴尬，确保成品质量达到完美。

涡喷涡扇发动机控制系统建模与仿真实验报告

姓名：学号：班级：时间成绩：一“涡喷发动机控制系统建模与仿真实验”实验报告1 地面试车实验海平面温度：高度： 0Km2 空中试车实验弹道： 1 海平面温度： 0度高度： 9Km 马赫数：转级状态： 95%二“涡扇发动机控制系统建模与仿真实验”实验报告三思考题答卷（在此请回答思考题）1) 该涡喷发动机控制系统建模仿真实验台建立的是何种发动机数学模型该发动机是一种小型、单轴不加力、各几何参数不可调的涡轮喷气式发动机。

2) 发动机稳态模型和动态模型的区别是什么发动机工作状态有哪些稳态模型：定常；动态模型：非定常状态：最大 m ax n =5015022000+- 转/分额定： ±转/分80%： ±转/分慢车：±转/分3) 试写出涡喷发动机稳态模型计算中的共同工作方程const =4) 发动机动态模型中微分方程常用的数值解法有哪些各自优缺点是什么常微分方程解法有欧拉法、改进欧拉法和龙格－库塔法。

欧拉法简单，计算速度快，但精度不高。

龙格－库塔法精度高，但算法复杂，计算时间长。

改进欧拉法是一种折中方案。

5) 阐述牛顿－拉夫逊方法解非线性方程组的原理。

定义残量(1,2,3)i z i =如下：1T m C z P P η=-233z =-⎝⎭⎝⎭计算特性图355z A A =-计算收敛条件(1,2,3)i z i ε≤=。

若用向量X 表示3个试取值123(,,)T X x x x =用向量Z 表示3个残量，即123(,,)T Z z z z =显然残量Z 是试取值向量X 的函数()Z F X =这是多元非线性方程组。

确定共同工作点，就是求解方程组()0F X =6) 涡喷发动机稳态工作时采用何种控制计划外界干扰主要指的是什么当飞行条件变化时，为什么能够保证发动机转速不变闭环负反馈调节；马赫数，飞行高度，气流偏角，等7) 试车中超调量、调节时间和调节精度是如何定义的。

微型涡喷发动机数字控制系统设计研究的开题报告

微型涡喷发动机数字控制系统设计研究的开题报告一、研究背景微型涡喷发动机是一种高效、小型化的喷气发动机，广泛应用于无人机、导弹、小型飞机等领域。

对于微型涡喷发动机的控制器设计，则是其可控制性、经济性、可靠性的重要保证。

近年来，数字控制技术在飞行器控制系统领域中得到了广泛的应用，可以提高控制系统的可靠性、精度和反应速度。

因此，基于数字控制技术的微型涡喷发动机控制器设计研究是非常有意义的。

二、研究内容本研究将以STM32作为硬件平台，设计基于数字控制技术的微型涡喷发动机控制系统。

具体包括以下内容：1. 基于PID控制算法，设计控制策略，实现涡喷发动机转速、推力和温度的控制。

2. 组建数字信号处理器（DSP）子系统，实现数字信号的输入和输出，提高控制系统的反应速度。

3. 利用故障诊断技术，实现微型涡喷发动机的实时监测和故障诊断。

三、研究创新点1. 将数字控制技术应用于微型涡喷发动机控制系统中，提高了控制系统的稳定性、精度和可靠性。

2. 使用DSP子系统处理数字信号，提高了控制系统的反应速度和控制精度。

3. 引入故障诊断技术，实现微型涡喷发动机的实时监测和故障诊断，提高了系统的可靠性和安全性。

四、研究方法1. 硬件设计：使用STM32作为硬件平台，设计数字控制系统，包括传感器和执行器接口电路、数字信号处理器子系统和故障诊断模块。

2. 软件开发：使用Keil等软件平台，设计PID控制算法及控制策略，并实现硬件接口与控制算法的协同工作。

五、预期成果1. 设计基于数字控制技术的微型涡喷发动机控制系统。

2. 实现涡喷发动机的转速、推力和温度控制，提高控制系统的稳定性、精度和可靠性。

3. 利用DSP子系统处理数字信号，提高了控制系统的反应速度和控制精度。

4. 实现微型涡喷发动机的实时监测和故障诊断，提高了系统的可靠性和安全性。

六、研究计划本项目计划为期一年。

具体进度如下：1. 第一季度：调研文献，学习数字控制技术，确定研究内容和任务分配。

弹用涡喷发动机数控实时仿真系统设计及试验

弹用涡喷发动机数控实时仿真系统设计及试验
弹用涡喷发动机数控实时仿真系统设计及试验
以弹用小型涡喷发动机为研究对象,在充分考虑了发动机数字控制系统设计过程中的实时仿真、数控台架试车、数控系统成型装备飞机与导弹等实际情况的基础上,采用PC/104为数控系统控制器,以计算机模型替代真实发动机,设计了发动机数控含实物实时仿真系统.具体介绍了系统硬件设计;自适应预测控制器设计及其试验研究等.仿真结果表明:系统能实时地反映在控制系统作用下发动机的运行情况,为发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统研究提供了良好的试验手段.
作者：苏三买马瑞作者单位：西北工业大学航空动力与热力工程系刊名：推进技术ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY 年，卷(期)：2001 22(4) 分类号：V235.11 关键词：涡轮喷气发动机导弹推进实时仿真数控系统仿真试验。

矿产

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。