18546

۱۸۵۴۶

طراحي و پياده سازي كنترل پيش بين مدل براي يك موتور توربوفن

كارشناسي ارشد

كنترل، ديناميك و ارتعاشات

بهمن ۱۳۹۶

دكتر مرتضي منتظري

مكانيك

امروزه در بسياري از هواپيماهاي مسافربري مدرن بدليل بازدهي و قابليت اطمينان بالاي موتورهاي توربوفن و همچنين مصرف سوخت كمتر آن¬ها نسبت به ساير موتورهاي جت، از اين موتورها استفاده مي¬شود. اما همانطور كه مي¬دانيم موتور توربوفن به¬علت محدوديت¬هاي عملكردي و ساختاري پارامترهاي مختلف مانند سرعت و شتاب دوراني شفت¬ها، دماي ورودي به توربين، حاشيه سرج كمپرسور و ...، نيازمند كنترل است، كه در پي آن موتور بهترين كارآيي در عين تأمين عملكردي ايمن را حاصل كند. عملكرد مناسب يك موتور توربين گاز هوايي نيز با استفاده از الگوريتم¬هاي كنترلي و همچنين طراحي كنترل¬كننده، متناسب با عملكرد و فيزيك موتور مقدور خواهد بود. در اين پايان¬نامه طراحي و پياده¬سازي كنترل پيش¬بين مدل براي يك موتور توربوفن، انجام شده¬است. در همين راستا، در ابتدا، طراحي الگوريتم كنترل پيش¬بين مدل براي كنترل سوخت موتور توربوفن كه شامل مفاهيم كلي، تعاريف اوليه¬، استراتژي اين كنترل¬كننده، نيازمندي هاي كنترلي موتورهاي توربوفن و همچنين معادلات كنترل پيش¬بين مدل براي موتور است، مورد بررسي قرار گرفته¬است. سپس، جهت بررسي عملكرد الگوريتم طراحي¬شده، شبيه¬سازي سيستم كنترل سوخت موتور توربوفن انجام¬شده و نتايج اين شبيه¬سازي با نتايج حاصل از كنترل¬كننده سوخت Min-Max، به¬عنوان كنترل¬كننده¬ سنتي موتورهاي توربين گاز، مقايسه شده¬است. در ادامه، نحوه پياده¬سازي سخت¬افزاري الگوريتم كنترل پيش¬بين مدل براي كنترل سوخت موتور توربوفن شرح داده ¬شده¬است. در بخش انتهايي پايان¬نامه، جهت صحت¬سنجي پياده-سازي سخت¬افزاري، تست سخت¬افزار در حلقه به همراه مدل موتور توربوفن انجام شده¬است.

1396/12/12

3/3/2018 12:00:00 AM

Nowadays, turbofan engines are used in the most of modern aircrafts, due to their high efficiency and reliability and less fuel consumption than other jet engines. In order to fulfill several operational and structural limits such as spool speed and acceleration, turbine inlet temperature, compressor stall and etc., turbofan engines control system should provide acceptable performance and guarantee safe operation. The satisfactory performance of aeroengines is attained by using effective control algorithms and design of the controller compatible with operation of the engine. In this thesis, design and implementation of model predictive control for a turbofan engine are performed. For this purpose, design of the model predictive control algorithm for fuel control of the turbofan engine including basic concepts, strategy of this controller, control requirements of the turbofan engine and model predictive control equations for the engine is firstly investigated. In order to evaluate the performance of the designed controller, simulation of the turbofan engine fuel control system is then accomplished and the results of this simulation are compared with the min-max fuel control algorithm as the traditional aeroengine control structure. Hardware implementation of the model predictive control algorithm for fuel control of the turbofan engine is performed. Finally, in order to validate the hardware implementation, hardware in the loop test is performed using the turbofan engine thermodynamic model.