風洞馬赫數(shù)的控制策略與控制方法研究.pdf

1、風洞是空氣動力學試驗中最重要的設備。馬赫數(shù)控制系統(tǒng)是保證整個風洞性能指標的核心系統(tǒng)，風洞馬赫數(shù)的控制精度、穩(wěn)定性與快速性對風洞流場品質(zhì)的改善與能源的節(jié)約至關重要。本文以引射式跨聲速風洞為研究對象，對風洞馬赫數(shù)控制的控制策略與控制方法進行了研究。
　　風洞系統(tǒng)流場建立時間短，控制精度要求高，系統(tǒng)結構復雜，很難建立精確的數(shù)學模型，使得控制難度較大。吹風試驗過程可分為充壓階段和試驗階段，風洞系統(tǒng)在充壓階段的非線性程度和耦合程度遠高于試驗

2、階段，兩個階段采用相同的控制方式難以達到理想效果。因此，本文根據(jù)充壓階段和試驗階段的不同特點，設計了風洞馬赫數(shù)的分階段控制策略。
　　充壓階段要求快速、穩(wěn)定地建立起風洞流場，風洞系統(tǒng)在充壓階段非線性嚴重、耦合作用強，通過傳統(tǒng)控制方式達到滿意的效果。為此，本文設計了基于知識的仿人智能控制器，結合開環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式，被控量偏差大時采用開環(huán)時間最優(yōu)控制保證快速性，偏差小時采用閉環(huán)PID控制保證穩(wěn)定性，根據(jù)先驗知識和控制經(jīng)驗確定仿人智

3、能控制規(guī)則，在線檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)并按照規(guī)則改變控制方式，其中開環(huán)控制量基于案例推理選取。
　　PID控制可以基本滿足試驗階段的控制需求。但是，試驗階段馬赫數(shù)的控制要求速度快、精度高，涉及吹風試驗工況多，為了達到控制要求需要反復調(diào)整PID參數(shù)，工作量大且難以保證控制效果。針對這一問題，本文根據(jù)同類工況具有重復性的特點，設計了基于迭代學習的PID控制器，以暫態(tài)性能指標為目標函數(shù)，通過迭代學習完成了試驗階段PID參數(shù)的優(yōu)化。