基于Modelica的飞机液压系统功能样机实现与仿真研究

摘要

飞机液压系统是飞机系统中典型的多领域复杂系统，其良好的性能是飞机安全飞行的重要保障。飞机液压系统从方案设计到系统集成的过程必须综合考虑液压、机械、控制等各系统的耦合关系，传统的设计过程无法考虑多领域耦合情况时飞机液压系统的动态功率需求，只能进行静态的功率需求计算，因此，为准确评估和分析系统的配置方案和工作特性，对飞机液压系统建立多领域功能样机模型，进行仿真分析是十分必要的。本文采用Modelica数字化建模技术，针对某型客机飞机液压系统进行多领域功能样机建模仿真研究，主要工作包括以下几个方面：
　　首先，详细介绍了基于Modelica的功能样机技术建模要点，并对Modelica语言特点和模型运行机理进行了分析，提出了基于Modelica的功能样机建模流程；介绍了飞机液压系统组成和工作原理，对其进行了详细的功能结构分析，将其分为液压能源系统、综合管理控制系统和液压用户系统，以便对其进行建模仿真。
　　其次，基于Modelica的建模特点和飞机液压各系统之间的信号传递和数据铰链关系，设计了飞机液压系统Modelica功能样机的模型架构；根据各部件的工作原理，基于Modelica在MWorks中建立各部件模型，采用自底向上的系统集成方式，分别建立了液压能源系统、综合管理控制系统和液压用户系统的功能样机，将三个系统模型按照飞机液压系统功能样机架构连接起来，完成飞机液压系统功能样机。
　　再次，对建立的部件模型和系统模型进行了功能原理性验证，将仿真结果和理论分析或试验数据进行对比，验证了部件模型和功能样机模型功能原理的正确性，确保了基于模型仿真分析的有效性和置信度。
　　最后，基于功能样机模型对某新型飞机液压系统进行了多种工况的仿真研究，并以设计指标和仿真结果对比，验证了 HIMC控制逻辑的正确性和液压系统配置方案的合理性，分析了液压系统负载变化时的工作特性，对PTU关键参数进行了分析和优化，取得了良好的效果，对新型飞机液压系统的设计起到了辅助作用。

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1.绪 论

1.1课题背景和研究意义

1.2国内外研究现状

1.3基于Modelica的功能样机技术及实现流程

1.4本论文主要内容和章节安排

2.飞机液压系统功能样机实现

2.1飞机液压系统工作原理及功能分析

2.2飞机液压系统功能样机架构设计

2.3典型部件模型构建

2.4系统功能样机实现

2.5本章小结

3.飞机液压系统功能样机模型验证

3.1功能样机模型验证方法

3.2典型部件模型验证

3.3系统功能样机验证

3.4本章小结

4.基于功能样机的某型飞机液压系统方案仿真研究

4.1系统仿真目的及工况设置

4.2正常工况仿真试验与分析

4.3单发失效故障仿真试验与分析

4.4双发失效故障仿真试验与分析

4.5仿真研究结论

4.6本章小结

5.总结与展望

5.1工作总结

5.2研究展望

致谢

参考文献