飞机发电机励磁系统的建模与控制仿真

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1、第32卷第5期计算机仿真2015年5月文章编号：1006—9348(2015)05-0024-04飞机发电机励磁系统的建模与控制仿真程若发，于新红，陈立虎，高建超(南昌航空大学信息工程学院，江西南昌330063)摘要：在飞机发电机励磁系统的优化设计中，单纯的PID控制虽然能满足一般的动静态性能，但是也有响应速度慢、调整时间长，稳定精度低等缺点。为了解决上述问题，提出了采用小脑模型神经网络(CMAC)和常规PID并行控制的励磁方案。在分析飞机同步发电机数学模型和励磁系统原理的基础上，建立了飞机同步发电机及其励磁调压系统的SIMULINK仿真模型。通过对比分析仿真结果

2、可以得出：CMAC—PID控制的励磁方案比常规PID控制的响应速度快、调整时间短、稳定精度高，并且没有超调量，体现了改进控制方案输出误差小、鲁棒性强、动静态性能优的特点。关键词：飞机发电机；励磁系统；小脑模型神经网络；建模与仿真中图分类号：V271．4文献标识码：BAaircraftGeneratorExcitationSystemModelingandSimulationCHENGRuo—fa，YUXin—hong，CHENLi—hu，GAOJian—chao(SchoolofInformationEngineering，NanehangHangkongUniv

3、ersity，NanchangJiangxi330063，Chona)ABSTRACT：ThispaperproposesanexcitationschemebasedonconcurrencycontrolofCMACalgorithmandconven—tionalPIDalgorithmforaircraftgeneratorexcitationsystems．Onthebasisofanalysisofthemathematicalmodelofaircraftsynchronousgenerator，asimulationmodelofaircrafts

4、ynchronousgeneratorandexcitationvoltageregulationsystemisestablishedviaSIMULINK．ThesimulationresultsshowthattheproposedCMAC-PIDcontrolprogramhasfasterresponse，shorteradjustmenttime，higherstabilityandaccuracythanthetraditionalPIDcontr01．Inaddition，ithasnoovershoot，smalloutputerror，stro

5、ngrobustnessandexcellentstaticanddynamicperformance．KEYWORDS：Aircraftgenerator；Excitationsystem；CMAC；Modelingandsimulation1引言随着多电飞机技术飞速发展，飞机电气系统的结构和控制越来越复杂，成为了影响和促进航空技术发展的重要因素。而励磁系统是飞机发电机的重要组成部分，其性能好坏直接影响到整个供电系统运行的稳定性和可靠性。因此建立一个性能稳定，控制效果优化的飞机发电机励磁系统是非常有必要的旧J。目前，飞机交流发电机一般采用三级式无刷励磁交流同步发

6、电机，包括副励磁机、交流励磁机和主发电机组成”1。主发电机是旋转磁极式同步发电机，交流励磁机为旋转电枢式同步发电机，电枢输出的交流电经过旋转整流器整流后，为主发电机励磁绕组供电，而副励磁机为旋转磁极式的永磁同步发电机。由于交流励磁机是旋转电枢式并且和整流器一起在主轴上旋转，因此取消了常规的滑环和电刷，从而不需要经常维护且增强了发电系统的可靠性。副励磁机输出基金项目：国家自然科学基金(51167013)，江西省自然科学基金(20122BAB201019)收稿日期：2014-06—25修回日期：2014—08—14～24一的电压经过整流后为励磁控制系统、主励磁机以及保

7、护电路提供直流电源。励磁电压控制器通过调控励磁机的励磁电流来间接的调节主发电机的励磁电流，从而达到调节输出电压的目的【4J。因此，飞机电源系统的电能质量完全取决于励磁控制器的控制算法。传统励磁控制器采用一般采用PID控制算法，具有结构简单，易于实现的优点，虽然其具有一定的鲁棒性，但是其控制效果不是特别理想∞J。文献[2]飞机发电系统的励磁控制器采用的是普通的PID算法，其作用效果具有较好的实时性和鲁棒性，但是同样也有响应速度慢，超调量较大的缺点。文献[3]发电机调压系统采用的是一种改进的PID控制策略，虽然超调量很小，但是其响应速度也较慢，稳定精度不高。本文采用的

8、是小脑模型