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冲压发动机推力控制系统研究

杨朗  
【摘要】: 冲压发动机是超音速导弹的最佳动力装置,其工作性能好坏,在很大程度上决定于它的控制系统的品质。其中燃油控制系统是冲压发动机最主要的控制系统,随着高推比发动机的发展和飞行范围的扩大,对燃油调节系统提出了响应速度快,控制误差小,工作可靠等要求。因此设计一个好的控制器解决以上问题是非常必要的。 首先,建立了涡轮泵动态数学模型并进行了仿真分析,通过对涡轮工作机理的分析,建立了涡轮的数学模型,并用试验数据拟合和泵的相似理论相结合的方法建立离心泵的数学模型。 其次,简述冲压发动机燃油系统的调节方式,并针对冲压发动机的泵控方式和阀控方式,在效率、动态响应、汽蚀性能等方面比较了这两种控制策略的优缺点,在效率方面,由于阀控系统的节流损失比较大,阀控系统的效率比泵控系统低,特别是在远离设计工况的时候,阀控系统的效率更低;但在动态响应方面,泵控方式的调节时间比阀控方式的调节时间长。 再次,冲压发动机燃油控制回路研究。针对建立的涡轮泵模型,进行了对象特性分析,根据要求的性能指标,设计了PID控制器,并进行了仿真研究,结果表明控制器满足提出的性能指标。 最后,冲压发动机推力控制回路研究。详细分析了冲压发动机对象的模型摄动不确定性和干扰不确定性,设计了基于μ综合方法的控制器,并进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计的控制系统满足提出的鲁棒性能指标。H∞


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