[发明专利]一种高精度暂冲型引射式跨声速风洞流场控制结构

摘要

本发明涉及一种高精度暂冲型引射式跨声速风洞流场控制结构及方法。该控制结构将风洞流场控制分解为主引压力控制和总压静压控制两部分，由设定值计算模型、主引控制器、流场控制器三个模块构成。在主引压力控制部分，采用主调压阀控制主引压力。在总压静压控制部分，通过主排气阀和栅指控制总压和静压。设定值计算模型由一维变截面管道非定常欧拉方程组构成，通过计算流体力学软件FLUENT对风洞模型求解主引压力设定值和静压设定值。使用分段增量式PID控制算法构成主引控制器，调节主引射器出口处的主引压力。以模型姿态前馈动态矩阵控制方法为核心构成流场控制器，调节稳定段的总压和试验段的静压。该控制方法实时性好，控制精度高，试验阶段马赫数的变化控制到了0.001的范围。

主权项

一种高精度暂冲型引射式跨声速风洞流场控制结构，其特征在于由主引压力控制和总压静压控制两部分组成，包括设定值计算模型、主引控制器、流场控制器；所述设定值计算模型的输出端一端输出到主引控制器，主引控制器输出到主调压阀子系统用于调压，调压后由主引射器输出，且输出的数据传输回主引控制器；所述设定值计算模型的输出端另一端输出两路到流场控制器，流场控制器输出两路，一路输出到主排气阀子系统，一路输出到栅指系统，主排气阀子系统和栅指系统控制风洞流场分别输出总压和静压，且输出的总压和静压数据传输回流场控制器；所述流场控制器采用模型姿态前馈动态矩阵控制方法为核心，其具体计算方法如下：步骤1：根据风洞阶跃响应建立模型向量；步骤2：构造一步动态矩阵和多步动态矩阵A；步骤3：计算控制矩阵D；步骤4：计算k‑1时刻的被控量一步预测值步骤5：采集k时刻的总压、静压y1(k)、y2(k)；步骤6：利用控制偏差补偿k时刻的被控量一步预测值步骤7：利用模型姿态对被控量一步预测值进行前馈补偿修正得到步骤8：计算k时刻的被控量初始预测值步骤9：提取预测时域P内的被控量初始预测值步骤10：获取未来P个时刻的总压、静压设定值序列w(k)；步骤11：计算k时刻的由主排气阀、栅指构成的控制向量u(k)， 在将k时刻的控制量施加到风洞后，转到步骤4准备计算下一时刻的控制量。