航空活塞发动机的建模仿真及控制器开发研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要二冲程发动机由于其升功率大，结构简单而且重量较轻，被广泛用作小型飞行器的动力装置。将发动机燃油由汽油改为煤油可增大发动机推力，同时其控制规律也相应地发生变化。论文研究某型二冲程发动机的数学模型和燃油喷射控制规律，以自主开发燃油喷射控制器。论文首先简要地介绍二冲程发动机的工作原理，详细阐述了二冲程发动机的数学模型的建模方法，结合实验数据和发动机的机理建立了航空二冲程发动机的数学实时模型，通过数字仿真和台架实验数据对比证明了该模型的可行性；在Matlab/Simulink下

2、对二冲程发动机的数学模型进行了数值仿真，和实际发动机的运行结果进行比较，修改了部分模型参数；论文细致地研究原发动机ECU的喷油控制规律，用LabVIEW开发平台编写了控制规律程序并下载到CompactRIO快速控制原型硬件平台中。论文构建了含燃油喷射控制器的实物在回路仿真环境，通过信号接口模块将发动机模型与快速原型控制器连接起来构成闭环仿真回路。采用VC编写接口程序，并用VC调用Matlab引擎的方法解决了发动机模型与接口程序实时运行的问题。论文通过对比分析原控制器实物在回路仿真实验和快速原型控制器实

3、物在回路仿真实验结果，验证了所研究发动机模型的可行性和燃油喷射规律的正确性。关键词：二冲程发动机，平均值模型，燃油喷射控制规律，LabVIEW，快速原型控制器I航空活塞发动机的建模仿真及控制器开发研究AbstractTwo-strokeengine,whichhasitsownadvantages,suchaslowerweight,highermechanicalefficiency,simplerstructure,etc.,nowiswidelyusedaspropulsivepowerfors

4、mallaircrafts.Itisabletoenhancetheenginethrusttousekeroseneasthepropulsionfuelinsteadofgasoline.However,thecontrollawoftheenginehastobechangedaccordingwiththefuelalternation.Inthispaper,areal-timenumericalmodelofthetwo-strokeaero-engineisbuilt.Thefuelin

5、jectioncontrollawoftheenginehasbeenresearched,whichisthepreparationforthenextstepdesignofnewfuelinjectioncontroller.Thetwo-strokeengineprincipleisintroduced.Themodelingmethodofthetwo-strokeaero-engineisdetaillydescribed.Basedontheexperimentaldataandthet

6、wo-strokeaero-engineworkingmechanism,theenginereal-timemodelisconstructed.Byanalyzingthedistinctionbetweenthenumericalsimulationandphysicalengineexperimentresult,theenginemodelavailabilityisdemonstrated.ThenumericalsimulationisdonewiththehelpofMatlab/Si

7、mulink,severalmodelparametersaremodifiedaccordingtotherealenginerunningsamplingdata.ThefuelinjectioncontrollawoftheoriginalengineECUiscarefullysurveyed.ControllawproceduresareprogrammedbyLabVIEWanddownloadedintotheCompactRIO,whichisarapidprototypingcont

8、rollerdevelopmentplatform.Hardware-in-loopsimulationenvironmentforthefuelinjectioncontrollerisestablished.Connectingtheenginemodelandtherapidprototypingcontrollerwiththeinterfacemodule,theclose-loopsimulationenvironmentisstructur