[發(fā)明專利]基于跨聲速風(fēng)洞風(fēng)速精度控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810860426.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN109115446B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙媛;劉閃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02;G01M9/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發(fā)明提供一種基于跨聲速風(fēng)洞風(fēng)速精度控制方法及系統(tǒng)。本方法包括如下步驟：S1、對(duì)不同預(yù)設(shè)工況下風(fēng)洞流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型輸入的變量進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化的模糊處理；S2、根據(jù)預(yù)設(shè)工況建立風(fēng)洞流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的模糊模型規(guī)則庫，根據(jù)模糊處理后的變量得到具有多條規(guī)則的零階TS模糊模型，建立TS模糊系統(tǒng)的模糊推理規(guī)則；S3、依照模糊推理的規(guī)則得到輸入變量滿足第M條模糊規(guī)則的匹配度；S4、將求解的匹配度代入TS模糊模型，將各條規(guī)則的輸出按照各自所占的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)，得到符合吹風(fēng)試驗(yàn)精度的馬赫數(shù)模型。本發(fā)明采用模糊控制與預(yù)測(cè)控制相結(jié)合的方式，對(duì)馬赫數(shù)精度進(jìn)行控制，更符合吹風(fēng)試驗(yàn)的精度，基于模糊模型推測(cè)的風(fēng)洞流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型更滿足吹風(fēng)試驗(yàn)的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種基于跨聲速風(fēng)洞風(fēng)速精度控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

出于安全和經(jīng)濟(jì)的考慮，飛行器不可能在制造出后直接上天飛行，在設(shè)計(jì)制造的過程中都需要進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞是一種管道狀對(duì)空氣流動(dòng)進(jìn)行模擬的地面設(shè)備，它根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理，將飛機(jī)模型或者飛機(jī)模塊放置在人造的氣流里，通過氣流的流動(dòng)仿造飛機(jī)在現(xiàn)實(shí)飛行中遇到的各式情況，采集飛機(jī)模型各個(gè)位置的數(shù)據(jù)。一個(gè)風(fēng)洞的最主要的指標(biāo)是風(fēng)速也就是馬赫數(shù)，其控制的效果直接關(guān)系到風(fēng)洞的流場(chǎng)品質(zhì)甚至關(guān)系到飛機(jī)的選型和設(shè)計(jì)。風(fēng)洞控制中馬赫數(shù)作為最重要的參數(shù)其控制精度一直受到人們的關(guān)注。馬赫數(shù)精度控制的難點(diǎn)在于風(fēng)洞系統(tǒng)復(fù)雜，很難建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，并且馬赫數(shù)并不能直接測(cè)量，通常是通過測(cè)量總壓/靜壓與靜壓值通過公式計(jì)算得到。所以精確的控制總壓/靜壓值與靜壓值是問題的關(guān)鍵，對(duì)于暫沖型跨聲速風(fēng)洞，將被控量選為總壓/靜壓和靜壓，采用多變量動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測(cè)控制作為流場(chǎng)控制器。

飛行器的設(shè)計(jì)需要在不同的總壓/靜壓，馬赫數(shù)下進(jìn)行多次吹風(fēng)試驗(yàn)獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，風(fēng)洞流場(chǎng)動(dòng)態(tài)矩陣控制器需要提前測(cè)取不同總壓/靜壓，馬赫數(shù)下階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)模型進(jìn)行控制，在頻繁變化工況的試驗(yàn)中，需要在每一次變化工況前進(jìn)行階躍響應(yīng)試驗(yàn)，這樣既延緩了試驗(yàn)的進(jìn)程，同時(shí)也因?yàn)榇罅康倪M(jìn)行階躍響應(yīng)試驗(yàn)而浪費(fèi)了車次。另一方面，考慮到主排/柵指、柵指對(duì)總壓/靜壓、靜壓的階躍響應(yīng)，不同工況的階躍響應(yīng)曲線形狀相似，只是幅值相差較大。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種將模糊控制與預(yù)測(cè)控制相結(jié)合的方式，對(duì)馬赫數(shù)精度進(jìn)行控制的基于跨聲速風(fēng)洞風(fēng)速精度控制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種基于跨聲速風(fēng)洞風(fēng)速精度控制方法，包括如下步驟：

S1、對(duì)不同預(yù)設(shè)工況下風(fēng)洞流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型輸入的變量進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化的模糊處理；

S2、根據(jù)預(yù)設(shè)工況建立風(fēng)洞流場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的模糊模型規(guī)則庫，根據(jù)模糊處理后的變量得到具有多條規(guī)則的零階TS模糊模型，建立TS模糊系統(tǒng)的模糊推理規(guī)則；

S3、依照模糊推理的規(guī)則得到輸入變量滿足第M條模糊規(guī)則的匹配度；

S4、將求解的匹配度代入TS模糊模型，將各條規(guī)則的輸出按照各自所占的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)，得到所求工況預(yù)測(cè)模型解，即為符合吹風(fēng)試驗(yàn)精度的馬赫數(shù)模型。

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體為：

所述輸入的變量為：

X_m＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅}＝{P_O,Ma,P_Y,S_ZL,N_PZ}

其中，P_O表示總壓/靜壓設(shè)定值，M_a表示馬赫數(shù)設(shè)定值，P_Y表示主引壓力設(shè)定值，S_ZL表示調(diào)節(jié)階段的駐流位移，N_PZ表示噴嘴號(hào)，