飞机电源系统建模仿真及实验平台研制

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1、学校代码10406分类号TP391.9密级学号120085210021南昌航空大学硕士学位论文题目飞机电源系统建模仿真及实验平台研制作者于新红学科、专业控制工程指导教师程若发副教授申请学位日期2015.06学校代码：10406分类号：TP391.9学号：120085210021南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）飞机电源系统建模仿真及实验平台研制硕士研究生：于新红导师：程若发副教授申请学位级别：硕士学科、专业：控制工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学ModelingSimulationofAircraftpowersystema

2、ndexperimentalplatformconstructionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterControlEngineeringbyYuXinHongUndertheSupervisionofProf.ChengRuoFaSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要随着当代新型飞机朝着多电、全电飞机方向快速发展，对飞机电源系统的要求也越来越高，其供电质量及可靠性已经成为影响飞机性能的重要因素，对它

3、的研究也日渐成为航空界的热点。本文通过建模、仿真以及搭建实验平台对飞机电源系统进行研究。首先，文章在对飞机同步发电机工作原理介绍分析的基础上，推导出同步发电机基本方程，利用派克变换，建立同步发电机的数学模型。研究和分析小脑模型神经网络算法以及遗传算法，并利用改进GA对PIDCMAC复合控制器的四个控制参数进行优化，通过仿真实验对优化前后的复合控制器进行性能对比和分析。然后，建立飞机电源系统的仿真模型，并设计三种励磁控制方案，分别为常规PID控制器、PIDCMAC复合控制器以及基于改进GA优化的PIDCMAC复合控制器励磁控制方案。通过对三种励磁控制方案中主发电机励磁电流、输

4、出三相交流电压、输出电压有效值波形、负载突变时系统的响应波形进行详细的对比和分析，从上升时间、超调量、调节时间、稳态误差等性能指标验证基于改进GA优化的PIDCMAC励磁控制方案控制效果更佳。最后，搭建飞机电源实验平台，对平台的总体框架和工作原理进行简单介绍，重点对以DSP为控制核心的电动机调速系统及以STM32为控制核心的发电机励磁控制系统进行详细的硬件和软件设计。开发飞机电源实验平台上位机软件，并说明该软件实现的各项功能及控制界面效果。上述实验平台搭建，为飞机电源系统的理论研究提供硬件验证平台。关键词：飞机电源系统，建模仿真，小脑神经网络，遗传算法，实验平台IAbstr

5、actWiththedevelopmentdirectionofmodernnewaircraftsmovingrapidlytoMore-Electric-AircraftandAll-Electric-Aircraft,itrequiresperformanceofaircraftpowersystemincreasinglystringent.Thesystem’spowerqualityandreliabilityhasbecomeimportantfactorstoinfluenceaircraftperformance.Theresearchofaircraft

6、powersystemisalsobecomingahotspotinaviation.Firstly,thisarticlededucesthebasicequationsynchronousgeneratorbasedonanalysisofitsworkingprinciple,andestablishesthemathematicalmodelofsynchronousgeneratorbyusingParkertransformation.Researchingcerebellummodelarticulationcontrolleralgorithmandgen

7、eticalgorithmandusingimprovedGAtooptimizethefourcontrolparametersofPIDCMACcontroller,thepaperanalyzestheperformanceofcontrolleroptimizationthroughsimulation.Secondly,thethesisestablishesaircraftpowersystemsimulationmodelanddesignsthreeexcitationcontrolschemes: