طراحي كنترل پيش بين مدل چند متغيره براي موتور توربوفن

كارشناسي ‌ارشد

امروزه در بسياري از هواپيماهاي مسافربري مدرن از موتورهاي توربوفن استفاده مي‌شود. موتور توربوفن جهت ارضاي محدوديت‌هاي عملكردي و ساختاري پارامترهاي مختلف مانند سرعت و شتاب دوراني محور‌ها، دماي ورودي به توربين، حاشيه سرج كمپرسور و ...، نيازمند كنترل است. به عبارتي ديگر كنترلر موتور توربوفن وظيفه تأمين تراست مورد درخواست خلبان را در حين حفظ قيود متنوع حاكم بر محدوديت‌هاي ساختاري و عملكردي بر عهده دارد. اصلي‌ترين پارامتر كنترلي موتورهاي توربوفن سوخت ورودي به محفظه احتراق است. همچنين براي جلوگيري از پديده هاي مخرب در كمپرسورها نظير سرج و استال، اين موتورها به سيستم بيليد مجهز شده اند. لذا جهت كنترل موتور توربوفن علاوه بر متغير دبي سوخت از متغيرهاي ديگري مانند بيليد نيز استفاده ميشود. در اين پايان‌نامه، طراحي كنترلر پيش‌بين مدل چند متغيره براي موتور توربوفن ارائه شده است. بدين منظور، ابتدا روند استخراج معادلات حاكم بر كنترلر ارائه شده و قيود حاكم بر ورودي‌هاي كنترلي و خروجي‌هاي موتور مشخص شده است. سپس يك كنترلر چند متغيره (در اينجا دو متغير دبي سوخت و دبي بيليد هوا) طراحي شده است. آنگاه عملكرد كنترلر طراحي شده، با در نظر گرفتن اثر بيليد و بدون آن مقايسه، و تأثير وجود بيليد بر عملكرد موتور توربوفن ارزيابي شده است. علاوه بر آن به دليل عدم تطبيق بين مدل خطي‌سازي شده براي كنترلر و مدل غيرخطي موتور، روش اصلاح فيدبك جهت بهبود عملكرد كنترلر MPC در تعقيب خروجي مطلوب و حفظ قيود به كار گرفته شده است. در پايان تأثير پارامترهاي كليدي كنترل پيش‌بين مدل از جمله افق پيشبيني، افق كنترل و وزن كنترلي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج شبيه سازي نشان دهنده تأثير كنترلر چند متغيره بر عملكرد موتور است كه بيان مي كند عدم وجود بيليد موجب مشكل سرج در عملكرد كنترلر مي‌شود. همچنين نشان ميدهد كه كنترلر MPC از سرعت پاسخ بيشتري در مقايسه با عملكرد كنترلر سنتي Min-Max برخوردار است.

192853

دانشگاه علم و صنعت ايران

ارتعاشات و كنترل

دكتر مرتضي منتظري