CN112945506A - 一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法 - Google Patents

一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法 Download PDF

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CN112945506A CN202110146655.XA CN202110146655A CN112945506A CN 112945506 A CN112945506 A CN 112945506A CN 202110146655 A CN202110146655 A CN 202110146655A CN 112945506 A CN112945506 A CN 112945506A
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Abstract

本发明公开了一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法。该控制方法采用静压控制器接管风洞静压控制权限,将模型迎角与静压的扰动修正作为扰动控制量代入静压控制器的模型预测控制器,获得修正的模型预测控制器输出量,然后采用马赫数静压偏差修正算法对模型预测控制器输出量进行补偿,弥补模型预测控制中因模型不准、随机扰动而造成的控制偏差,最终解算出静压控制器栅指控制量,实现静压更加精确的控制。该控制方法能够实现暂冲式高速风洞亚跨声速静压的高精度控制,确保风洞试验的过程中模型迎角发生变化,特别是模型迎角在大角度范围内发生连续变化时,能够快速、精准的完成静压控制,实现暂冲式高速风洞亚跨声速Ma的精准控制。

Description

一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法
技术领域
本发明属于航空航天风洞试验领域,具体涉及一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法。
背景技术
暂冲式高速风洞亚跨声速马赫数Ma计算公式如下:
Figure BDA0002930490290000011
其中Po为稳定段总压值;Ps为试验段驻室静压值。通过公式可知,总压和静压的变化决定Ma的大小。通常情况下,该类型风洞的Ma控制中采用PID控制方法,通过调压阀调节来流气流压力进行总压控制,通过栅指调节二喉道节流达到控制驻室静压,以此最终达到精确控制Ma的目标。由暂冲式高速风洞流场机理以及气体流动特性可知,风洞试验过程中流场存在较强的时滞和非线性特性,尤其是模型姿态发生变化时,对气体流动性能造成扰动,进而对静压产生干扰,导致Ma控制出现偏差。风洞流场控制系统采用PID控制方法虽然可以消除Ma控制偏差,但是由于流场存在较强的时滞和非线性特性,因此调节过程较长,最终导致完成一次试验的时间偏长,造成较高的气源耗费和能源消耗。
同时,为满足飞行控制设计要求,需要在暂冲式风洞开展连续气动力测量试验,即试验过程中模型迎角连续变化以获得连续的气动力曲线。由于模型迎角在试验过程中持续变化会对流场带来持续扰动,目前暂冲式高速风洞所采用的PID控制方法无法确保Ma控制及时响应迎角变化,导致风洞Ma无法保持在目标精度范围内,直接影响获取高质量高可靠性的试验数据。
当前,亟需发展一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法。
本发明的适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法,所述的控制方法使用的控制装置包括通过线缆连接的风洞控制器上位机和风洞控制器,风洞控制器按照风洞控制器上位机输入的试验条件以及给定的参数控制栅指控制系统、模型迎角控制系统和调压阀控制系统,其特点是,所述的风洞控制器还通过线缆连接静压控制器,风洞控制器的反射内存卡Ⅰ输送试验条件和试验参数至静压控制器的反射内存卡Ⅱ,反射内存卡Ⅱ将静压控制器计算的栅指控制量传输回风洞控制器的反射内存卡Ⅰ,风洞控制器通过线缆将栅指控制量发送给栅指控制系统,由栅指控制系统实施到位;亚跨声速静压控制过程中,调压阀控制系统始终保持试验总压的闭环控制;
所述的控制方法包括以下步骤:
步骤100.给定试验条件;
试验条件包括试验目标马赫数Ma、目标总压Po、栅指预置开度Sfig、模型起始迎角αstart、模型终止迎角αend、迎角速度Vα、试验马赫数阈值dMa、总压控制阈值dPo;
步骤200.建立反射内存通讯;
静压控制器的反射内存卡Ⅱ与风洞控制器的反射内存卡Ⅰ建立反射内存通讯,整个试验过程中以20ms为周期进行通讯,静压控制器接收风洞控制器试验运行信息,包括栅指实时位置Sfig_t(k)、实时马赫数Ma_t(k),接收试验条件,包括试验马赫数Ma、试验总压Po、栅指预置开度Sfig、模型起始迎角αstart、模型终止迎角αend、迎角速度Vα;风洞控制器接收静压控制器的状态信息,包括栅指控制值U(k);
步骤300.静压控制器参数初始化;初始化包括以下步骤:
步骤310.根据设定的试验目标马赫数Ma和试验目标总压Po,通过以下公式计算静压控制目标Ps:
Figure BDA0002930490290000031
步骤320.初始化静压控制器中的模型预测控制器,将模型预测控制器输出误差权重矩阵、控制率权重矩阵和控制响应误差权重矩阵均设置为单位矩阵;
步骤330.根据静压控制器的控制周期T、预测时域Np、控制时域Nc、栅指-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000032
迎角-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000033
积分时间Ti、比例系数Kp更新模型预测控制器;
其中,Kfig是栅指增益,Tf1是栅指惯性时间,τf是栅指滞后时间,Kα是迎角增益,Tα1是迎角惯性时间;
步骤400.风洞启动;风洞控制器采用PI控制方法完成风洞充压,若20个控制周期内稳定段总压实时测量值Po_t(k)与试验目标总压Po满足
Figure BDA0002930490290000034
则表示风洞启动完成;
步骤500.试验总压控制;
调压阀控制系统进行试验总压的闭环控制,此时静压控制权限在风洞控制器,由风洞控制器进行栅指控制;
步骤600.进行Ma闭环控制;风洞控制器以Ma为控制目标采用PI控制方法实时闭环控制栅指,从而调节试验静压实时测量值Ps_t(k),由公式(1)解算获得实时Ma_t(k),实时Ma_t(k)与试验目标马赫数Ma之差的绝对值小于设定阈值dMa,即:|Ma_t(k)-Ma|≤dMa;
步骤700.模型调至起始迎角,控制过程包括以下步骤:
步骤710.运行模型迎角至起始迎角αstart
步骤720.风洞控制器调节流场,确保Ma_t(k)、Po_t(k)稳定;
步骤730.静压控制器根据接收的试验运行信息更新模型预测控制器,此时模型预测控制器的栅指控制量u(k)被锁定,并不实际作用于栅指控制系统;
步骤800.切换静压控制权限,由风洞控制器切换至静压控制器,切换过程包括以下步骤:
步骤810.风洞控制器判断Ma_t(k)、Po_t(k)稳定且满足控制指标后,向静压控制器发出切换请求;
步骤820.静压控制器接收切换请求,静压控制器置位控制器投入使用标识变量,并向风洞控制器发出确认信号;静压控制器进行无扰切换,此时静压控制权限转移至静压控制器,由静压控制器进行栅指控制;无扰切换过程如下:
步骤821.当静压控制器检测到静压控制器投入使用的标识变量由假变为真即上升沿时,取当前时刻的静压反馈值Ps_t(k)作为被控量的预测初值,然后令模型预测控制器的上一控制周期的输出u(k-1)等于当前时刻栅指位置Sfig_t(k);
步骤822.以静压控制器控制周期T、预测时域Np、控制时域Nc、栅指-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000041
迎角-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000042
积分时间Ti、比例系数Kp,无扰切换时刻的静压值Ps_switch、栅指位置值Sfig_switch作为初始值进行一次模型预测控制器初始化;
步骤830.风洞控制器控制模型迎角以给定速度Vα匀速由模型起始迎角αstart向模型终止迎角αend方向运行,运行过程中,风洞控制器闭环控制风洞总压Po_t(k),总压误差小于总压控制阈值dPo;
步骤900.静压控制器实时进行静压闭环调节控制;静压闭环调节包括以下步骤:
步骤910.令r(k)=Ps,y(k)=Ps_t(k)-Ps_switch,u(k-1)=Sfig_t(k-1)-Sfig_switch,代入模型预测控制器;
步骤920.根据模型迎角与静压扰动的修正算法计算模型迎角对静压的扰动输入:Ps_disturb(k)=f(a,b,c,d,e,α)=aα4+bα3+cα2+dα1+e,其中a,b,c,d,e为修正多项式系数,α为模型实时迎角;
步骤930.将Ps_disturb(k)作为扰动量接入模型预测控制器;
步骤940.模型预测控制器输出值为u(k),计算模型预测控制器的输出增量Δu(k)=u(k)-u(k-1);
步骤950.计算静压控制器输出修正量,根据马赫数静压偏差对模型预测控制器的输出做出修正:
Figure BDA0002930490290000051
步骤960.静压控制器最终输出为:U(k)=Sfig_t(k)+Δu(k)+Δu′(k);
步骤970.风洞控制器经反射内存卡Ⅰ实时从静压控制器的反射内存卡Ⅱ读取U(k),并将U(k)发送至栅指控制系统,进行栅指位置调节,从而控制静压调节;
在模型迎角从αstart到αend以及从αend返回0°过程中,重复步骤900;
步骤1000.风洞停车。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的风洞控制器是风洞的流场控制系统,主要负责对参与流场控制和试验的各参试对象的指挥调度和控制,采集风洞总压、静压、模型迎角、栅指位置等实时反馈信息。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的风洞控制器上位机,负责试验条件及参数管理,试验前将试验条件和参数下发到风洞控制器,本风洞采用联想商用计算机作为上位机。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的静压控制器,通过运行模型预测控制器,实时从风洞控制器获得流场控制相关参数并进行计算,周期性的将计算结果反馈回风洞控制器。风洞控制器和静压控制器之间采用光纤进行物理连接,采用反射内存卡技术进行数据交互。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的栅指控制系统,负责接收风洞控制器指令,完成栅指位置控制,同时将栅指位置信息实时反馈给风洞控制器。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的模型迎角控制系统,负责接收风洞控制器指令,完成模型迎角控制,同时将迎角信息实时反馈给风洞控制器。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的调压阀控制系统,负责接收风洞控制器指令,通过完成调压阀位置控制实现试验总压控制,同时将调压阀阀位信息实时反馈给风洞控制器。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中的风洞控制器具备对栅指的硬件控制权限,即使静压控制权限切换至静压控制器,静压控制器仅是运行模型预测控制器输出栅指位置控制量,该控制量通过反射内存发送到风洞控制器,最后由风洞控制器完成对栅指的位置控制,从而实现静压控制。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法中,由于模型辨识可能存在偏差以及试验过程中存在随机扰动,会造成模型预测控制器的控制产生偏差。为实现静压更精确的控制,有必要根据马赫数静压偏差对模型预测控制器的输出进行修正。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法采用静压控制器接管风洞静压控制权限,将模型迎角与静压的扰动修正作为扰动控制量代入静压控制器的模型预测控制器,获得修正的模型预测控制器输出量,然后采用马赫数静压偏差修正算法对模型预测控制器输出量进行补偿,弥补模型预测控制中因模型不准、随机扰动而造成的控制偏差,最终解算出静压控制器栅指控制量,从而实现静压更加精确的控制。
本发明适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法能够实现暂冲式高速风洞亚跨声速静压的高精度控制,确保风洞试验的过程中模型迎角发生变化,特别是模型迎角在大角度范围内发生连续变化时,能够快速、精准的完成静压控制,从而实现暂冲式高速风洞亚跨声速Ma的精准控制。
附图说明
图1为本发明的适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法使用的控制装置示意图;
图2为本发明的适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法的控制结构图;
图3为本发明的适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法的静压控制时序图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
本发明的适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法,所述的控制方法使用的控制装置如图1所示,包括通过线缆连接的风洞控制器上位机和风洞控制器,风洞控制器按照风洞控制器上位机输入的试验条件以及给定的参数控制栅指控制系统、模型迎角控制系统和调压阀控制系统,其特征在于,所述的风洞控制器还通过线缆连接静压控制器,风洞控制器的反射内存卡Ⅰ输送试验条件和试验参数至静压控制器的反射内存卡Ⅱ,反射内存卡Ⅱ将静压控制器计算的栅指控制量传输回风洞控制器的反射内存卡Ⅰ,风洞控制器通过线缆将栅指控制量发送给栅指控制系统,由栅指控制系统实施到位;亚跨声速静压控制过程中,调压阀控制系统始终保持试验总压的闭环控制;
如图2所示,所述的控制方法包括以下步骤:
步骤100.给定试验条件;
试验条件包括试验目标马赫数Ma、目标总压Po、栅指预置开度Sfig、模型起始迎角αstart、模型终止迎角αend、迎角速度Vα、试验马赫数阈值dMa、总压控制阈值dPo;
步骤200.建立反射内存通讯;
静压控制器的反射内存卡Ⅱ与风洞控制器的反射内存卡Ⅰ建立反射内存通讯,整个试验过程中以20ms为周期进行通讯,静压控制器接收风洞控制器试验运行信息,包括栅指实时位置Sfig_t(k)、实时马赫数Ma_t(k),接收试验条件,包括试验马赫数Ma、试验总压Po、栅指预置开度Sfig、模型起始迎角αstart、模型终止迎角αend、迎角速度Vα;风洞控制器接收静压控制器的状态信息,包括栅指控制值U(k);
步骤300.静压控制器参数初始化;初始化包括以下步骤:
步骤310.根据设定的试验目标马赫数Ma和试验目标总压Po,通过以下公式计算静压控制目标Ps:
Figure BDA0002930490290000081
步骤320.初始化静压控制器中的模型预测控制器,将模型预测控制器输出误差权重矩阵、控制率权重矩阵和控制响应误差权重矩阵均设置为单位矩阵;
步骤330.根据静压控制器的控制周期T、预测时域Np、控制时域Nc、栅指-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000091
迎角-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000092
积分时间Ti、比例系数Kp更新模型预测控制器;
其中,Kfig是栅指增益,Tf1是栅指惯性时间,τf是栅指滞后时间,Kα是迎角增益,Tα1是迎角惯性时间;
步骤400.风洞启动;风洞控制器采用PI控制方法完成风洞充压,若20个控制周期内稳定段总压实时测量值Po_t(k)与试验目标总压Po满足
Figure BDA0002930490290000093
则表示风洞启动完成;
步骤500.试验总压控制;
调压阀控制系统进行试验总压的闭环控制,此时静压控制权限在风洞控制器,由风洞控制器进行栅指控制;
步骤600.进行Ma闭环控制;风洞控制器以Ma为控制目标采用PI控制方法实时闭环控制栅指,从而调节试验静压实时测量值Ps_t(k),由公式(1)解算获得实时Ma_t(k),实时Ma_t(k)与试验目标马赫数Ma之差的绝对值小于设定阈值dMa,即:|Ma_t(k)-Ma|≤dMa;
步骤700.模型调至起始迎角,控制过程包括以下步骤:
步骤710.运行模型迎角至起始迎角αstart
步骤720.风洞控制器调节流场,确保Ma_t(k)、Po_t(k)稳定;
步骤730.静压控制器根据接收的试验运行信息更新模型预测控制器,此时模型预测控制器的栅指控制量u(k)被锁定,并不实际作用于栅指控制系统;
步骤800.切换静压控制权限,由风洞控制器切换至静压控制器,切换过程包括以下步骤:
步骤810.风洞控制器判断Ma_t(k)、Po_t(k)稳定且满足控制指标后,向静压控制器发出切换请求;
步骤820.静压控制器接收切换请求,静压控制器置位控制器投入使用标识变量,并向风洞控制器发出确认信号;静压控制器进行无扰切换,此时静压控制权限转移至静压控制器,由静压控制器进行栅指控制;无扰切换过程如下:
步骤821.当静压控制器检测到静压控制器投入使用的标识变量由假变为真即上升沿时,取当前时刻的静压反馈值Ps_t(k)作为被控量的预测初值,然后令模型预测控制器的上一控制周期的输出u(k-1)等于当前时刻栅指位置Sfig_t(k);
步骤822.以静压控制器控制周期T、预测时域Np、控制时域Nc、栅指-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000101
迎角-静压传递函数
Figure BDA0002930490290000102
积分时间Ti、比例系数Kp,无扰切换时刻的静压值Ps_switch、栅指位置值Sfig_switch作为初始值进行一次模型预测控制器初始化;
步骤830.风洞控制器控制模型迎角以给定速度Vα匀速由模型起始迎角αstart向模型终止迎角αend方向运行,运行过程中,风洞控制器闭环控制风洞总压Po_t(k),总压误差小于总压控制阈值dPo;
步骤900.静压控制器实时进行静压闭环调节控制;静压闭环调节包括以下步骤:
步骤910.令r(k)=Ps,y(k)=Ps_t(k)-Ps_switch,u(k-1)=Sfig_t(k-1)-Sfig_switch,代入模型预测控制器;
步骤920.根据模型迎角与静压扰动的修正算法计算模型迎角对静压的扰动输入:Ps_disturb(k)=f(a,b,c,d,e,α)=aα4+bα3+cα2+dα1+e,其中a,b,c,d,e为修正多项式系数,α为模型实时迎角;
步骤930.将Ps_disturb(k)作为扰动量接入模型预测控制器;
步骤940.模型预测控制器输出值为u(k),计算模型预测控制器的输出增量Δu(k)=u(k)-u(k-1);
步骤950.计算静压控制器输出修正量,根据马赫数静压偏差对模型预测控制器的输出做出修正:
Figure BDA0002930490290000111
步骤960.静压控制器最终输出为:U(k)=Sfig_t(k)+Δu(k)+Δu′(k);
步骤970.风洞控制器经反射内存卡Ⅰ实时从静压控制器的反射内存卡Ⅱ读取U(k),并将U(k)发送至栅指控制系统,进行栅指位置调节,从而控制静压调节;
在模型迎角从αstart到αend以及从αend返回0°过程中,重复步骤900;
步骤1000.风洞停车。
实施例1
本实施例的风洞控制器采用NI公司的PXI RT嵌入式实时控制器(PXIe-8119);静压控制器采用NI公司的PXI RT嵌入式实时控制器(PXIe-8840),试验目标马赫数Ma=0.9349、目标总压Po=125kPa、栅指预置开度Sfig=217mm、模型起始迎角αstart=-8°、模型终止迎角αend=23°、迎角速度Vα=1°/s、试验马赫数阈值dMa=0.003、总压控制阈值dPo=0.2%。试验获得的静压控制时序图见图3。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言,在不脱离本发明原理的前提下,可容易地实现另外的改进和润饰,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (1)

1.一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法,所述的控制方法使用的控制装置包括通过线缆连接的风洞控制器上位机和风洞控制器,风洞控制器按照风洞控制器上位机输入的试验条件以及给定的参数控制栅指控制系统、模型迎角控制系统和调压阀控制系统,其特征在于,所述的风洞控制器还通过线缆连接静压控制器,风洞控制器的反射内存卡Ⅰ输送试验条件和试验参数至静压控制器的反射内存卡Ⅱ,反射内存卡Ⅱ将静压控制器计算的栅指控制量传输回风洞控制器的反射内存卡Ⅰ,风洞控制器通过线缆将栅指控制量发送给栅指控制系统,由栅指控制系统实施到位;亚跨声速静压控制过程中,调压阀控制系统始终保持试验总压的闭环控制;
所述的控制方法包括以下步骤:
步骤100.给定试验条件;
试验条件包括试验目标马赫数Ma、目标总压Po、栅指预置开度Sfig、模型起始迎角αstart、模型终止迎角αend、迎角速度Vα、试验马赫数阈值dMa、总压控制阈值dPo;
步骤200.建立反射内存通讯;
静压控制器的反射内存卡Ⅱ与风洞控制器的反射内存卡Ⅰ建立反射内存通讯,整个试验过程中以20ms为周期进行通讯,静压控制器接收风洞控制器试验运行信息,包括栅指实时位置Sfig_t(k)、实时马赫数Ma_t(k),接收试验条件,包括试验马赫数Ma、试验总压Po、栅指预置开度Sfig、模型起始迎角αstart、模型终止迎角αend、迎角速度Vα;风洞控制器接收静压控制器的状态信息,包括栅指控制值U(k);
步骤300.静压控制器参数初始化;初始化包括以下步骤:
步骤310.根据设定的试验目标马赫数Ma和试验目标总压Po,通过以下公式计算静压控制目标Ps:
Figure FDA0002930490280000021
步骤320.初始化静压控制器中的模型预测控制器,将模型预测控制器输出误差权重矩阵、控制率权重矩阵和控制响应误差权重矩阵均设置为单位矩阵;
步骤330.根据静压控制器的控制周期T、预测时域Np、控制时域Nc、栅指-静压传递函数
Figure FDA0002930490280000022
迎角-静压传递函数
Figure FDA0002930490280000023
积分时间Ti、比例系数Kp更新模型预测控制器;
其中,Kfig是栅指增益,Tf1是栅指惯性时间,τf是栅指滞后时间,Kα是迎角增益,Tα1是迎角惯性时间;
步骤400.风洞启动;风洞控制器采用PI控制方法完成风洞充压,若20个控制周期内稳定段总压实时测量值Po_t(k)与试验目标总压Po满足
Figure FDA0002930490280000024
则表示风洞启动完成;
步骤500.试验总压控制;
调压阀控制系统进行试验总压的闭环控制,此时静压控制权限在风洞控制器,由风洞控制器进行栅指控制;
步骤600.进行Ma闭环控制;风洞控制器以Ma为控制目标采用PI控制方法实时闭环控制栅指,从而调节试验静压实时测量值Ps_t(k),由公式(1)解算获得实时Ma_t(k),实时Ma_t(k)与试验目标马赫数Ma之差的绝对值小于设定阈值dMa,即:|Ma_t(k)-Ma|≤dMa;
步骤700.模型调至起始迎角,控制过程包括以下步骤:
步骤710.运行模型迎角至起始迎角αstart
步骤720.风洞控制器调节流场,确保Ma_t(k)、Po_t(k)稳定;
步骤730.静压控制器根据接收的试验运行信息更新模型预测控制器,此时模型预测控制器的栅指控制量u(k)被锁定,并不实际作用于栅指控制系统;
步骤800.切换静压控制权限,由风洞控制器切换至静压控制器,切换过程包括以下步骤:
步骤810.风洞控制器判断Ma_t(k)、Po_t(k)稳定且满足控制指标后,向静压控制器发出切换请求;
步骤820.静压控制器接收切换请求,静压控制器置位控制器投入使用标识变量,并向风洞控制器发出确认信号;静压控制器进行无扰切换,此时静压控制权限转移至静压控制器,由静压控制器进行栅指控制;无扰切换过程如下:
步骤821.当静压控制器检测到静压控制器投入使用的标识变量由假变为真即上升沿时,取当前时刻的静压反馈值Ps_t(k)作为被控量的预测初值,然后令模型预测控制器的上一控制周期的输出u(k-1)等于当前时刻栅指位置Sfig_t(k);
步骤822.以静压控制器控制周期T、预测时域Np、控制时域Nc、栅指-静压传递函数
Figure FDA0002930490280000031
迎角-静压传递函数
Figure FDA0002930490280000032
积分时间Ti、比例系数Kp,无扰切换时刻的静压值Ps_switch、栅指位置值Sfig_switch作为初始值进行一次模型预测控制器初始化;
步骤830.风洞控制器控制模型迎角以给定速度Vα匀速由模型起始迎角αstart向模型终止迎角αend方向运行,运行过程中,风洞控制器闭环控制风洞总压Po_t(k),总压误差小于总压控制阈值dPo;
步骤900.静压控制器实时进行静压闭环调节控制;静压闭环调节包括以下步骤:
步骤910.令r(k)=Ps,y(k)=Ps_t(k)-Ps_switch,u(k-1)=Sfig_t(k-1)-Sfig_switch,代入模型预测控制器;
步骤920.根据模型迎角与静压扰动的修正算法计算模型迎角对静压的扰动输入:Ps_disturb(k)=f(a,b,c,d,e,α)=aα4+bα3+cα2+dα1+e,其中a,b,c,d,e为修正多项式系数,α为模型实时迎角;
步骤930.将Ps_disturb(k)作为扰动量接入模型预测控制器;
步骤940.模型预测控制器输出值为u(k),计算模型预测控制器的输出增量Δu(k)=u(k)-u(k-1);
步骤950.计算静压控制器输出修正量,根据马赫数静压偏差对模型预测控制器的输出做出修正:
Figure FDA0002930490280000041
步骤960.静压控制器最终输出为:U(k)=Sfig_t(k)+Δu(k)+Δu′(k);
步骤970.风洞控制器经反射内存卡Ⅰ实时从静压控制器的反射内存卡Ⅱ读取U(k),并将U(k)发送至栅指控制系统,进行栅指位置调节,从而控制静压调节;
在模型迎角从αstart到αend以及从αend返回0°过程中,重复步骤900;
步骤1000.风洞停车。
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