脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)推力控制方法研究.pdf

1、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是一種通過(guò)可爆燃混合物間歇爆震產(chǎn)生推力的高效推進(jìn)裝置，因?yàn)闆](méi)有旋轉(zhuǎn)部件，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)較傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)。1990年以來(lái)國(guó)際上掀起了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的研究熱潮，在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析模型、數(shù)值模擬和地面實(shí)驗(yàn)研究等方面取得了一系列重要成果，但是有關(guān)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)控制問(wèn)題的研究報(bào)道很少，而發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制和推力控制是保證脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的必不可少的子系統(tǒng)，開(kāi)展這方面的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值

2、。推力控制是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的最基本的功能，是本文的研究重點(diǎn)之一。脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)具有間歇工作的特點(diǎn)，所以用平均推力表征其推力性能。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作中需要根據(jù)飛行器的指令改變推力，研究表明通過(guò)控制爆震頻率和爆震強(qiáng)度都可以改變推力。本文建立了發(fā)動(dòng)機(jī)推力分析模型，在此基礎(chǔ)上利用小擾動(dòng)線化方法研究了爆震頻率控制和爆震強(qiáng)度控制的配合規(guī)律，并提出了以爆震周期平均壓力為反饋?zhàn)兞康耐屏刂撇呗?。建立?duì)象控制模型是控制系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)性工作。脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)具有

3、周期性間歇工作的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的連續(xù)模型不適于描述脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)象特性。本文基于描述爆震周期內(nèi)各參數(shù)平均值變化過(guò)程的變周期離散建模方法，建立了用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)離散模型，體現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)間歇工作的本質(zhì)特點(diǎn)，使脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)這一復(fù)雜對(duì)象的建模問(wèn)題得以大幅度簡(jiǎn)化。本文把廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制的PWM液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)加入脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，組成廣義控制對(duì)象，并建立了廣義對(duì)象離散數(shù)學(xué)模型，為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 針對(duì)脈沖爆震發(fā)動(dòng)

4、變爆震周期推力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，本文提出了兩種設(shè)計(jì)方法?；谧儏?shù)分段控制思想，提出多通道數(shù)字控制器設(shè)計(jì)方法，根據(jù)不同爆震周期切換到不同的數(shù)字控制器，解決了變周期數(shù)字控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題，仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的有效性；借鑒多采樣率系統(tǒng)的思想，將廣義對(duì)象等效成具有多個(gè)采樣率的虛擬對(duì)象，設(shè)計(jì)了變采樣周期系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制器，仿真結(jié)果表明最優(yōu)控制器能夠滿足各個(gè)采樣速率下的控制性能要求。 從單個(gè)周期的瞬態(tài)過(guò)程角度來(lái)看，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的性能(