燃气轮机进口导叶电液加载系统设计与研究

摘要

在航空，船舶工业的地面试验等场合中，电液加载系统受到了较为广泛的应用。本文针对进口可转导叶系统工程试验的需求，提出利用电液加载系统实现叶片转动过程中所受气动负载力矩的模拟加载，对此展开分析和研究。加载构件的运动会引起惯性力矩消耗并且为加载液压缸腔内液压油带来附加压缩或膨胀，从而增加力矩跟踪的误差，此时需要进行误差控制。本文在理论分析基础上，提出一套新的控制策略，通过仿真试验证实了其有效性。
　　本文主要工作包括：
　　1.利用Simscape工具对进口导叶系统及其加载系统进行模块化建模，得到非线性仿真模型；
　　2.对电液加载系统进行机理分析，设计了PID+惯性力矩补偿+模糊补偿的控制机制以提高加载精度，通过数字仿真实验初步验证理论分析结论；
　　3.将仿真模型转换为能够在LabVIEW实时平台上运行的代码，以便利用模型计算机实现实时数学仿真，为半物理仿真奠定基础；
　　4.建立了半物理仿真软件平台，包括数据实时采集与控制，实时仿真，数据记录和人机交互等模块；
　　5.在半物理仿真试验中，通过对加载系统以及对IGV系统进行控制，验证了实际加载效果，得到了叶片角度的控制效果。
　　仿真与试验结果表明：所设计的控制策略能够有效提升加载系统性能；所建立的半物理仿真系统能够满足试验要求，既避免了用实物机械结构进行试验带来的开发成本和风险，又为控制器及液压驱动部分产品性能的检验提供了重要手段。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 燃气轮机进口导叶系统及加载系统国内外研究应用现状

1.3 电液控制技术

1.4 半物理仿真

1.5 本文主要工作内容

第二章 进口导叶系统及其加载系统建模仿真研究

2.1 进口导叶系统及其加载系统结构原理介绍

2.1.1 进口导叶系统结构原理

2.1.2 加载系统结构原理

2.2 Simscape建模仿真平台概述

2.3 SolidWorks三维设计软件概述

2.4 进口导叶系统及其加载系统模块化建模

2.4.1 供油系统模块

2.4.2 伺服阀模块

2.4.3 液压缸模块

2.4.4 进口导叶系统机械结构模块

2.4.5加载系统机械结构模块

2.4.6 基于Simscape平台进口可转导叶系统及其加载系统建模

2.5 本章小结

第三章 进口导叶电液加载系统控制策略研究

3.1 伺服控制技术研究

3.2 模糊控制及其基本理论

3.3 加载系统控制器设计

3.4 数字仿真实验

3.5 本章小结

第四章 半物理仿真系统设计

4.1 半物理仿真总体设计

4.2 NI LabVIEW软硬件平台概述

4.3 LabVIEW模型接口工具包

4.4 PXI实时系统

4.4.1 PXI总线

4.4.2 PXI硬件平台

4.5 硬件系统设计

4.5.1 伺服阀

4.5.2 液压缸

4.5.3 拉压力传感器

4.5.4 位移传感器

4.6 软件系统设计

4.6.1 软件系统项目设计

4.6.2 实时仿真模块设计

4.6.3 数据实时采集与控制模块设计

4.6.4 数据显示与记录模块设计

4.7 本章小结

第五章 半物理仿真试验及结果

5.1 IGV加载系统半物理仿真试验

5.1.1 变频率加载试验

5.1.2 变梯度加载试验

5.2 IGV系统半物理仿真试验

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文