風洞流場馬赫數(shù)建模與控制的研究.pdf

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

2、三聲速風洞是暫沖式跨超聲速風洞，這就要求風洞穩(wěn)定流場建立的時間短，控制精度高，氣流均勻性要好。由于風洞的氣容量限制和風洞本身動態(tài)特性不可預測的變化導致風洞的前室總壓和試驗段馬赫數(shù)的控制難度加大。本文針對以上問題提出了通過建模進行仿真研究的方法。實踐表明：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)結合1米量級亞跨超三聲速風洞的特點，設計了風洞前室總壓和試驗段馬赫數(shù)的辨識試驗，并將辨識實驗

3、應用于該風洞，取得了大量的試驗數(shù)據(jù)；
　　 (2)在辨識試驗的基礎上，用遞推最小二乘法建立了風洞前室總壓和試驗段馬赫數(shù)的輸入輸出模型，為系統(tǒng)控制器設計提供了數(shù)學模型；
　　 (3)設計了風洞調節(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)自整定方法應用于1米量級亞跨超三聲速風洞中，保證系統(tǒng)有滿意的穩(wěn)態(tài)精度和調節(jié)性能。設計了1米量級亞跨超三聲速風洞的解耦控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用前饋解耦算法，解決了風