冲压发动机控制系统设计及半物理仿真的研究

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1、国内图书分类号：V526国际图书分类号：629.78工程硕士学位论文冲压发动机控制系统设计及半物理仿真研究硕士研究生：唐奇导师：何平教授副导师：陈宝延研究员申请学位级别：工程硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2012年2月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U526U.D.C:629.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERAMJETCONTROLSYSTEMDESIGNANDHARDWAREINLOOPSIMULATIONRESEARCHCandi

2、date：TangQiSupervisor：Prof.HePingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：Feb,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要本文以冲压发动机为对象，对其巡航段的控制规律进行了研究，并对其控制系统进行

3、了分析与设计，重点利用神经网络和遗传优化理论完成了PID控制器参数的整定及寻优，同时在半物理试验台上对所设计的控制器参数进行了仿真验证。首先，在参考相关冲压发动机建模思想的基础上，通过分析系统各组成部分的工作原理，采用部件法建立了冲压发动机稳态数学模型。利用激波位移与扰动的关系建立了冲压发动机小偏差条件下的动态数学模型，同时采用连续小偏差模型来近似冲压发动机的大动态模型，提高了模型的仿真精度。其次，进行了冲压发动机控制系统的设计。利用其控制系统工作原理，完成了控制系统所需的硬件系统设计。同时，考虑超音速导弹的工作特点和巡航需求，设计了按速度控制方法对导弹

4、巡航段进行控制的控制算法。第三，对所设计的冲压发动机控制器的控制参数进行了优化，应用RBF算法完成了PID控制器的参数整定。引入遗传优化算法对RBF参数进行寻优以解决RBF参数不易确定的问题。仿真结果表明，基于遗传优化改进的RBF整定的PID控制器具有响应快、调节时间短、超调量小、控制精度高的特点。最后，对冲压发动机的半实物仿真试验进行了研究。设计了冲压发动机半实物仿真系统，并对前面所进行设计的神经网络PID控制器进行了半物理仿真研究。仿真结果表明，调节器提供的实际燃油流量能够跟踪上计算燃油流量的变化，发动机控制系统执行机构具有较高的快速响应能力，所采用

5、控制算法和控制规律是合理可行的。关键词：冲压发动机；发动机控制器；PID；神经网络；遗传算法；半物理仿真-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTakingtheramjetastheobject,thecontrollawincruisestageandthedesignmethodofthecontrolsystemwerestudied.TheneuralnetworkandgeneticalgorithmwereespeciallyusedtotunetheparametersofthePIDcontroller.Theresults

6、ofhardwareinloopsimulationshowedthatthedesignedparametersofthePIDcontrollerwerefeasible.Firstly,thestaticmathematicalmodeloftheramjetandthemissilewereestablishedwithpartssequence.Consideringtherelationshipsbetweenthepositionofshockwaveanddisturbanceofshockwave,thedynamicsmallderi

7、vationmodeloframjetwithhighaccuracywasestablished.ThenthecontinuoussmallderivationmodelwasusedtoapproachthelargederivationmodeloftheramjetSecondly,thehardwareoftheramjetcontrolsystemwasdesigned.Basedonanalyzingofthecharacteristicofthemissileincruisestage,thecontrollawwithvelocity

8、controlmethodoftheramjetincruisestagewas