高空台台架PLC数字控制器设计应用研究

【摘要】： 对于航空发动机高空模拟试验而言,台架试验设备主要保障发动机在高空模拟试车台台架的运转以及高空模拟试验舱各工艺设备的运行。 台架试验设备包含多种独立的工艺设备,各设备对控制系统要求也不同,台架设备的控制系统主要分为:恒值系统、程序控制系统,数字逻辑控制系统等。其闭环自动控制系统主要为单输入/输出系统。 现代工业生产过程中,控制系统已大量采用计算机控制,其具有功能强大,“智能”和“柔性”等特点。为了保证航空发动机高空模拟试验安全、高效的工作,满足复杂控制理论应用的需要,提高控制系统的自动化程度,改善控制系统的功能与精度,发动机试验设备控制系统的数字化、自动化、集成化已成为发展的方向。高空模拟试验台架设备控制系统采用了以PLC为核心的硬件平台,根据设备的工作特点设计相应的控制软件,实现控制系统高精度、高效率。 针对台架设备中的纯滞后系统以及确定扰动系统等,常规数字PID算法较难获得良好的控制性能,需根据各自特性设计特定的控制器。本文针对台架试验设备中两个采用常规数字PID算法无法获得良好控制性能的典型被控对象进行研究,在进行数字控制器设计前,首先结合被控对象的特性,针对所测得的试验数据,使用辩识方法建立了被控对象灰箱模型。其次针对建立的对象数学模型,利用不同的控制算法设计系统的数字控制器。通过对仿真分析及试验结果的比较,具有针对性设计的控制算法能使整个系统控制性能得到较大改善。 本文将系统辨识理论与数字控制器设计理论应用于实践,在工程使用上获得良好的效果。