11858

11858

جبران سازي تأخير زماني در تست سخت افزار در حلقه سيستم كنترل سوخت موتور جت

دكتري

مكانيك - طراحي كاربردي

اسفند 1391

اسفند 1391

پروفسور مرتضي منتظري

چكيده مجموعه سيستم كنترل سوخت موتور توربوجت از دو قسمت شامل واحد كنترل الكترونيكي (ECU) و واحد كنترل سوخت (FCU) كه يك شير الكتروهيدرومكانيكي است تشكيل شده است. اين مجموعه وظيفه تنظيم دبي سوخت ورودي به موتور را به عهده دارد به طوري¬ كه دبي سوخت را متناظر با فرمان خلبان تأمين نموده و همچنين از ورود موتور به مناطق كاري خطرناك جلوگيري مي¬نمايد. در سال¬هاي اخير طراحي و ساخت مجموعه سيستم كنترل سوخت موتور توربوجت در آزمايشگاه شبيه¬سازي و كنترل سيستم¬هاي دانشگاه علم و صنعت صورت پذيرفته و تست¬هاي اوليه آن بر روي موتور انجام گرفته است. لكن از آنجا كه تست اين سيستم بر روي موتور واقعي به منظور بهينه¬سازي آن بسيار وقت¬گير و هزينه¬بر بوده و نيز از لحاظ ايمني براي موتور و هواپيما مي¬تواند مشكلاتي را ايجاد نمايد، روش شبيه-سازي سخت¬افزار در حلقه (HIL) براي تست اين سيستم پيشنهاد شده است. به¬طور كلي، شبيه¬سازي HIL روشي براي تست يك قسمت واقعي از سيستم در اتصال با شبيه¬سازي زمان- واقعي بقيه اجزاي سيستم مي¬باشد. حال اگر در شبيه¬سازي HIL، سيستم واقعي يك سيستم مكانيكي باشد آنگاه براي اتصال شبيه¬سازي به قسمت واقعي نياز به يك سيستم انتقال مي¬باشد. اين سيستم انتقال شامل عملگرها و سنسورهايي است كه در سيستم واقعي وجود ندارد. لذا رفتار ديناميكي اين عملگرها و سنسورهاي اضافي موجب يك تأخير زماني مي¬گردد كه مي¬تواند باعث پايين آمدن دقت شبيه¬سازي و يا حتي ناپايداري سيستم گردد. در اين رساله، جبران¬سازي تأخير زماني در تست HIL سيستم كنترل سوخت ارائه شده و بستر تست آزمايشگاهي آن ايجاد شده است. در اين شبيه¬سازي واحدهاي ECU و FCU به صورت واقعي و بقيه اجزاي سيستم شامل موتور توربوجت و هواپيما مدل¬سازي و شبيه¬سازي زمان- واقعي شده است. شبيه-سازي HIL در گذشته غالباً براي تست واحد كنترل الكترونيكي (ECU) مورد استفاده قرار مي¬گرفته است و تست HIL واحد كنترل سوخت (FCU) تاكنون در منابع باز گزارش نشده و براي اولين بار در اين رساله صورت پذيرفته است. براي شبيه¬سازي HIL واحد كنترل سوخت (FCU) از يك سنسور اندازه¬گيري دبي (فلومتر) جهت اندازه-گيري دبي سوخت خروجي از FCU و پس¬خوراند آن به كامپيوتر شبيه¬ساز موتور استفاده شده است. استفاده از سنسور فلومتر و لوله¬كشي مربوط به آن باعث ايجاد يك تأخير زماني در ارسال سيگنال دبي سوخت به كامپيوتر شبيه¬ساز موتور و در نتيجه باعث ناپايداري سيستم تست HIL مي¬گردد. با توجه به اينكه ميزان اين تأخير زماني در مقايسه با گام زماني شبيه¬سازي زياد است لذا روش تخمين اسميت براي جبران¬سازي آن پيشنهاد شده است. روش اسميت در واقع يك روش بر پايه مدل براي كنترل سيستم¬هاي با تأخير زماني است لكن براي اولين بار در اين رساله استفاده از روش اسميت براي جبران¬سازي تأخير زماني در تست HIL سيستم¬هاي هيدرومكانيكي توسعه داده شده است. علاوه بر اين، با توجه به اينكه اين روش نسبت به عدم قطعيت در مدل و ميزان تأخير زماني حساس مي¬باشد، پايداري روش اسميت نسبت به عدم قطعيت مقدار تأخير زماني مورد بررسي قرار گرفته و محدوده پايداري آن به ازاي اين عدم قطعيت به دست آورده شده است. در پايان، روش جبران¬سازي تأخير زماني در بستر تست HIL پياده¬سازي گرديده و به ازاي ورودي¬ پله و ورودي چندسينوسي در محدوده فركانسي مشخص مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج حاصل از تست بيانگر عملكرد مناسب روش اسميت در جبران¬سازي تأخير زماني در تست HIL سيستم كنترل سوخت مي¬باشد. كلمات كليدي: موتور جت، سيستم كنترل سوخت، سخت افزار در حلقه (HIL)، تأخير زماني، تخمين اسميت