風(fēng)洞流場馬赫數(shù)建模與控制的研究.pdf

1、隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展，各種飛行器的研制、設(shè)計，對風(fēng)洞吹風(fēng)試驗(yàn)的依賴性越來越高。吹風(fēng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的性能指標(biāo)，尤其是跨聲速階段的性能指標(biāo)，直接影響各種飛行器的設(shè)計性能好壞。如何提高風(fēng)洞的控制性能指標(biāo)、改善流場品質(zhì)，獲得高精度吹風(fēng)數(shù)據(jù)，是風(fēng)洞控制的主要任務(wù)，也是飛行器研制、設(shè)計的基礎(chǔ)。本論文的重點(diǎn)是對風(fēng)洞流場參數(shù)-馬赫數(shù)的控制問題進(jìn)行深入的分析、研究，為1米量級亞跨超三聲速風(fēng)洞流場馬赫數(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計提供決策支持。
　　 1米量級亞跨超

2、三聲速風(fēng)洞是暫沖式跨超聲速風(fēng)洞，這就要求風(fēng)洞穩(wěn)定流場建立的時間短，控制精度高，氣流均勻性要好。由于風(fēng)洞的氣容量限制和風(fēng)洞本身動態(tài)特性不可預(yù)測的變化導(dǎo)致風(fēng)洞的前室總壓和試驗(yàn)段馬赫數(shù)的控制難度加大。本文針對以上問題提出了通過建模進(jìn)行仿真研究的方法。實(shí)踐表明：本文的方法能夠很好的解決以上問題。
　　 本文主要作了如下工作：
　　 (1)結(jié)合1米量級亞跨超三聲速風(fēng)洞的特點(diǎn)，設(shè)計了風(fēng)洞前室總壓和試驗(yàn)段馬赫數(shù)的辨識試驗(yàn)，并將辨識實(shí)驗(yàn)

3、應(yīng)用于該風(fēng)洞，取得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
　　 (2)在辨識試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用遞推最小二乘法建立了風(fēng)洞前室總壓和試驗(yàn)段馬赫數(shù)的輸入輸出模型，為系統(tǒng)控制器設(shè)計提供了數(shù)學(xué)模型；
　　 (3)設(shè)計了風(fēng)洞調(diào)節(jié)階段的PID控制器。將基于給定幅值裕度和相角裕度(SPAM)的PID參數(shù)自整定方法應(yīng)用于1米量級亞跨超三聲速風(fēng)洞中，保證系統(tǒng)有滿意的穩(wěn)態(tài)精度和調(diào)節(jié)性能。設(shè)計了1米量級亞跨超三聲速風(fēng)洞的解耦控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用前饋解耦算法，解決了風(fēng)