風(fēng)洞馬赫數(shù)的控制策略與控制方法研究.pdf

1、風(fēng)洞是空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)中最重要的設(shè)備。馬赫數(shù)控制系統(tǒng)是保證整個(gè)風(fēng)洞性能指標(biāo)的核心系統(tǒng)，風(fēng)洞馬赫數(shù)的控制精度、穩(wěn)定性與快速性對風(fēng)洞流場品質(zhì)的改善與能源的節(jié)約至關(guān)重要。本文以引射式跨聲速風(fēng)洞為研究對象，對風(fēng)洞馬赫數(shù)控制的控制策略與控制方法進(jìn)行了研究。
　　風(fēng)洞系統(tǒng)流場建立時(shí)間短，控制精度要求高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，使得控制難度較大。吹風(fēng)試驗(yàn)過程可分為充壓階段和試驗(yàn)階段，風(fēng)洞系統(tǒng)在充壓階段的非線性程度和耦合程度遠(yuǎn)高于試驗(yàn)

2、階段，兩個(gè)階段采用相同的控制方式難以達(dá)到理想效果。因此，本文根據(jù)充壓階段和試驗(yàn)階段的不同特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了風(fēng)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(fēng)洞流場，風(fēng)洞系統(tǒng)在充壓階段非線性嚴(yán)重、耦合作用強(qiáng)，通過傳統(tǒng)控制方式達(dá)到滿意的效果。為此，本文設(shè)計(jì)了基于知識的仿人智能控制器，結(jié)合開環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式，被控量偏差大時(shí)采用開環(huán)時(shí)間最優(yōu)控制保證快速性，偏差小時(shí)采用閉環(huán)PID控制保證穩(wěn)定性，根據(jù)先驗(yàn)知識和控制經(jīng)驗(yàn)確定仿人智

3、能控制規(guī)則，在線檢測系統(tǒng)運(yùn)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(yàn)階段的控制需求。但是，試驗(yàn)階段馬赫數(shù)的控制要求速度快、精度高，涉及吹風(fēng)試驗(yàn)工況多，為了達(dá)到控制要求需要反復(fù)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(fù)性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于迭代學(xué)習(xí)的PID控制器，以暫態(tài)性能指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，通過迭代學(xué)習(xí)完成了試驗(yàn)階段PID參數(shù)的優(yōu)化。