Разработка и исследование многоцелевого моделирующего стенда для систем автоматического управления малоразмерных газотурбинных двигателей

• Автор: Шендалева, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.07.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 249 с.

Оглавление

Введение

Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Анализ существующих технологий испытания САУ и МГТД

1.2. Анализ существующего программного и технического 12 обеспечения для создания многоцелевых моделирующих стендов
1.3. Анализ и оценка существующих методов математического 27 моделирования САУ и МГТД

1.4. Постановка задачи исследования

1.5. Выводы по главе 1 37 Глава 2. Разработка многоцелевого моделирующего стенда и методов 39 оптимизации его структуры

2.1. Структура стенда, техническое и программное обеспечение

2.2. Разработка информационных технологий проектирования и 51 испытания САУ МГТД с использованием многоцелевого моделирующего стенда
2.3. Оптимизация статических и динамических характеристик 59 стендовых преобразователей давления воздуха
2.4. Разработка адаптивных моделей МГТД для оптимизации 70 статических и динамических характеристик стенда
Выводы по главе 2
Глава 3. Исследования динамических моделей МГТД и САУ
3.1. Анализ и выбор математических моделей МГТД
3.2. Построение многорежимных КЛДМ МГТД
3.3. Построение алгоритмов математических моделей САУ МГТД
3.4. Система моделирования МГТД и САУ

Выводы по главе 3
Глава 4. Разработка методов оптимальной настройки САУ
4.1. Анализ существующих методов оптимизации САУ
4.2. Разработка методов оптимальной настройки САУ МГТД в 122 моделирующем контуре
Выводы по главе 4
5. Экспериментальные исследования
5.1. Результаты экспериментальных исследований адаптивных 136 методов компенсации метрологических погрешностей контуров моделирования стенда
5.2. Результаты экспериментальных исследований упрощенных 150 нелинейных динамических моделей (КЛДМ) в многомерном пространстве состояний
5.3. Результаты экспериментальных исследований метода настройки 158 оптимальных параметров гидромеханической части САУ
Выводы по главе 5
Общие выводы и заключение
Употребляемые термины
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Накопленный научно-технический и производственный опыт в проектировании авиационной техники, тенденции роста сложности газотурбинных двигателей, актуальная потребность снижения затрат и сроков создания и доводки систем летательных аппаратов, достижения в области информационных технологий - все это позволяет ставить задачу разработки многоцелевого моделирующего стенда для систем автоматического управления малоразмерных газотурбинных двигателей (САУ МГТД). Необходимость проведения работ в указанном направлении объясняется существующим отставанием авиастроительной отрасли в области использования современных технологий проектирования и испытания авиационной техники, что явилось одной из причин разработки и утверждения Федеральной целевой программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002 - 2010 годы и на период до 2015 года».
Целью диссертационной работы является разработка и исследование многоцелевого моделирующего стенда, обеспечивающего интерактивное проектирование технологий испытаний САУ, имитационное моделирование МГТД и САУ, оптимальную настройку САУ.
Достижение указанной цели сводится к решению комплекса задач:
1. Анализ существующих испытательных стендов для испытания МГТД и их САУ, тенденций и перспектив их развития в ближайшем будущем.
2. Анализ существующего программного обеспечения для построения информационной технологии моделирования и испытания САУ в режиме реального времени.
3. Разработка схемы построения многоцелевого моделирующего стенда, обеспечивающего интерактивное проектирование технологий испытаний САУ в единой инструментальной среде, ориентированной на сквозную технологию моделирования МГТД и их САУ.

системы уравнений 1-го порядка относительно этих переменных. При такой форме описания элементов переменные состояния аналогичны обобщенным координатам, а пространство их изменения является фазовым. Состояние элемента в любой момент времени характеризуется совокупностью фазовых координат, описание которых можно представить в векторной форме.
При проектировании САУ часто применяют способы, базирующиеся на представлении объектов в виде передаточных функций, что позволяет оперировать структурными схемами или графами динамических объектов.
Большинство САУ ГТД можно привести к двум типовым структурам: с отработкой ошибок от сигналов управления и возмущения и с комбинированным управлением и компенсацией ошибок. В стационарных элементах коэффициенты являются постоянными и параметры передаточной функции не зависят от времени, в нестационарных элементах коэффициенты меняются во времени и передаточная функция представляет собой сумму членов ряда.
Методы линеаризации удобны для построения моделей САУ лишь при относительно невысоких порядках уравнений. При высоких порядках моделей эти методы не обеспечивают необходимую точность решения задач анализа и синтеза систем. Поэтому часто используют уравнения во временной области, записанные в векторно-матричной форме для стационарного объекта у^)=Ах у^)+Вх ц^) и для нестационарного объекта ^)=А(1)ху(1)+В(1)хи(1), где у и и - векторы размерностей (пх 1) и (т х 1);
А и В - матрицы размерностей (ихн)ифх т).
С целыо использования одинаковой формы описания САУ в непрерывном, дискретно-непрерывном и дискретном виде используется метод спектрального разложения матриц, который с помощью алгоритмов [1.74, 1.75] позволяет получить единичные модели в дискретной форме и по ним программы, реализуемые на компьютерах [1.76]. Преимуществом такого подхода является возможность представления моделей САУ с использованием матриц до 80 порядков.