滑阀式固冲发动机流量可调燃气发生器控制系统研究

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固体火箭冲压发动机相对于其它传统的动力系统来说具有较好的工作性能,因而被广泛应用于战术导弹上。具备燃气流量调节功能的固体火箭冲压发动机可使导弹在大空域、宽马赫数范围内机动作战,可使导弹在飞行过程中补燃室内的空燃比处于合理的工作范围之内,种种优势使其备受各国国防工作者的重视。本文针对滑阀式固冲发动机流量可调燃气发生器控制系统展开研究,研究内容包含燃气流量调节原理、控制系统设计、系统建模、流量调节系统工作特性分析、控制算法设计和实验等方面。(1)从滑阀式流量可调燃气发生器的调节原理出发进行控制系统设计。分别从无刷直流电机伺服系统的组成、硬件系统搭建、软件程序设计以及数据采集系统设计等方面展开研究,并验证所设计控制系统的工作性能。(2)流量可调燃气发生器系统建模及工作特性分析。进行燃气发生器流量调节系统稳态与动态模型的建立;从所建立的模型出发分析其动静态工作特性,经仿真结果表明该系统具有较强的时变性与非线性,且在燃气流量调节的初始阶段出现燃气流量负调现象;对负调现象的产生条件、影响因素展开研究。(3)设计滑阀式流量可调燃气发生器的控制算法。为使无刷直流电机伺服系统具有较好的工作性能,设计RBF神经网络辨识器对电机位置环控制参数与电机带载响应指标之间的非线性模型进行辨识;设计免疫粒子群算法对位置环控制器参数进行寻优;针对燃气发生器的工作特性,设计自抗扰控制器,提高流量可调燃气发生器系统的控制精度、响应速度以及抗干扰能力并抑制调节初始阶段的燃气流量负调。经仿真结果表明,所设计的控制算法可使燃气流量调节系统具有更好的工作性能。(4)进行燃气流量调节实验。设计冷气实验系统,验证所设计控制系统各部分的实际工作能力;进行推进剂静态点火实验,摸清其实际工作性能;设计控制器触发信号验证实验,保证控制系统能准确启动;进行热试车实验,实验结果表明,所设计的控制系统可满足工作需求,所设计的控制算法能使燃气发生器具有较好的流量调节能力。
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