氧氣面罩的內(nèi)部壓強控制以及供氧濃度控制的仿真研究.pdf

1、飛行員駕駛當代先進的飛機在高空飛行時,經(jīng)常面臨超高空、超低壓、超高速、高過載和高低溫等多種惡劣環(huán)境因素的威脅。尤其是由于飛行器在高空飛行時氣壓的劇烈下降，飛行員在高空飛行過程中的缺氧問題是他們面臨的最嚴重的威脅之一。這就需要采用完善的供氧設備和供氧技術(shù)為駕駛飛行器的飛行員提供穩(wěn)定可靠的高空供氧服務。近年來，隨著機載分子篩制氧、低總壓供氧和全身一體化帶償服裝備等先進技術(shù)的應用，使得飛行員飛行供氧問題的解決有了很大的進步。但是，如今最先進戰(zhàn)

2、機由于飛行速度極快，在完成各種戰(zhàn)術(shù)動作過程中飛行高度變化快且變化不規(guī)則，這對供氧設備的氧氣濃度控制問題提出了新的挑戰(zhàn)。另外，由于全身一體化帶償服氧氣面罩的氣密性較傳統(tǒng)的氧氣面罩更好，呼吸因素對氧氣面罩內(nèi)部壓強控制產(chǎn)生了較大的影響，這對飛行中飛行員佩戴的氧氣面罩內(nèi)的壓強控制問題帶來了新問題。因此，為了解決飛機在高速飛行過程中的安全、穩(wěn)定和可靠的供氧問題，本文開展了飛行器的氧氣調(diào)節(jié)器的供氣活門開度控制問題和氧氣面罩內(nèi)部壓強的控制問題的研究，

3、具體的研究內(nèi)容和取得的研究成果如下：
　　在分析航空供氧生理學要求以及氧氣調(diào)節(jié)器的工作原理的基礎(chǔ)上，建立了氧氣調(diào)節(jié)器的活門開度與飛機飛行高度之間關(guān)系的數(shù)學模型，設計了一種模糊控制器來對供氧調(diào)節(jié)器的氧氣和空氣活門開度進行控制；應用MATLAB軟件平臺的Simulink模塊對模糊控制方法的可行性和有效性進行了仿真實驗驗證；仿真實驗結(jié)果表明，本文中所給出的模糊控制規(guī)則合理，能夠使得氧氣調(diào)節(jié)器為飛行員提供符合含氧濃度要求的混合氣體。

4、>　　其次，針對全身一體化帶償服氧氣面罩內(nèi)部的壓強容易受到飛行員呼吸的頻率和深淺、氧氣調(diào)節(jié)器供氣以及面罩內(nèi)部排氣等因素的干擾問題,本文在對已有的實驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)流體力學原理，建立了航空氧氣面罩內(nèi)部壓強控制問題的數(shù)學模型；設計了通過控制氧氣調(diào)節(jié)器的進氣閥門的開度來控制面罩內(nèi)部壓強的PID控制器；最后使用EASY5仿真軟件，設計了航空氧氣面罩內(nèi)部壓強控制問題的仿真模型，并進行了對氧氣調(diào)節(jié)器的進氣閥門開度的PID控制來調(diào)節(jié)氧氣面罩內(nèi)