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民航飞行模拟器发动机控制系统建模研究

作　者: 王森杰
导　师: 顾宏斌
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 飞行模拟器 发动机系统 建模与仿真 验证 实时演示系统
分类号: V233.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文研究的课题来源于国家自然科学基金项目“民用航空器飞行事故驾驶环境再现与分析模拟”。针对航空器系统复杂、受运行环境影响大，机组操纵复杂，事故调查缺乏验证手段的现状，运用飞行模拟器对事故的模拟，可以有效地解决上述的难题。要实现飞行模拟器对事故的模拟，首先需要对飞行模拟器进行基本的建模。本课题承担了飞行模拟器中发动机控制系统的基本建模工作。基于发动机的整个工作过程，建立飞行模拟器的发动机控制系统模型。首先，本文论述了建模的方法和一般步骤，并对采用的建模环境进行了简单阐述。随后简单阐述了发动机的工作原理以及组成部件，并对将要采用的建模方法进行了说明。本文对发动机主要的几个工作过程进行了详细的建模，以确保建立的模型能够达到飞行模拟器所需要的细节度。对于次要的发动机输出参数，采用插值拟合直接得出其外输出特性。为了能更有效模拟真实发动机，对发动机的控制逻辑进行了非常详细的建模。其次，建立了发动机各个工作状态的数学模型后，利用SIMULINK建立了发动机的系统模型。发动机的系统模型根据不同的工作状态分为启动模型、运行模型、地面关车模型等。同时根据发动机面板显示的需要，分别建立了较为简单的燃油系统模型以及滑油系统模型。随后，为了能够实时的更加直观的展示出发动机各接口之间的关系，利用SIMULINK里面的Real-Time Windows Target工具将发动机的SIMULINK模型自动生成C语言代码。利用C语言的优势，可以开发出实时的演示系统，可以连接虚拟仪表，使输出参数显示更为直观。最后，对发动机系统模型进行了验证。通过运用MATLAB得出的仿真数据与飞行数据包中的数据进行对比，得出的结果表明，所建立的发动机模型能够满足飞行模拟器中规定的误差。本文建立的发动机控制系统模型可以运用到飞行模拟器中去。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 课题的研究背景  8
  1.2 飞行模拟器国内外发展概况  8-12
    1.2.1 国外研究情况  9-11
    1.2.2 国内研究情况  11-12
  1.3 航空发动机建模仿真的国内外研究概况  12-14
    1.3.1 国外研究情况  12-13
    1.3.2 国内研究情况  13-14
  1.4 本论文的主要内容和结构安排  14-16
第二章 发动机系统建模的平台及方法研究  16-27
  2.1 建模的概念  16
  2.2 建模的步骤和方法  16-18
    2.2.1 建模的方法  16-18
    2.2.2 建模的步骤  18
  2.3 建模的环境  18-23
    2.3.1 MATLAB/SIMULINK 概述  19-20
    2.3.2 SIMULINK 模型定义  20
    2.3.3 SIMULINK 常用的模块库  20-21
    2.3.4 系统模块的建立和封装  21
    2.3.5 插值和拟合技术  21-22
    2.3.6 MATLAB/RTW 简介  22-23
  2.4 发动机控制系统简介  23-25
    2.4.1 发动机启动系统  23-24
    2.4.2 燃油控制系统  24-25
    2.4.3 发动机滑油控制系统  25
  2.5 本章小结  25-27
第三章 发动机模型的建立  27-48
  3.1 地面启动模型建立  27-32
    3.1.1 数学模型的建立  27-29
    3.1.2 建立模型的流程图  29-30
    3.1.3 建立 SIMULINK 模型  30-32
  3.2 发动机运行模型建立  32-40
    3.2.1 稳态数学模型  32-34
    3.2.2 动态数学建模  34
    3.2.3 建立模型的流程图  34-35
    3.2.4 SIMULINK 建模  35-40
  3.3 发动机地面关车模型的建立  40-42
    3.3.1 数学模型的建立  40-41
    3.3.2 建立模型的流程图  41
    3.3.3 建立 SIMULINK 模型  41-42
  3.4 滑油及振动系统模型建立  42-44
    3.4.1 数学模型的建立  42-43
    3.4.2 建立 SIMULINK 模型  43-44
  3.5 发动机系统总体模型  44-47
    3.5.1 建立模型的流程图  45
    3.5.2 建立 SIMULINK 模型  45-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 发动机模型仿真与验证  48-57
  4.1 模型仿真逼真度的定义  48
  4.2 发动机模型逼真度验证  48-55
    4.2.1 稳态性能仿真  48-54
    4.2.2 启动特性仿真  54-55
  4.3 系统模型演示  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章 总结与展望  57-59
  5.1 本文的主要工作与贡献  57
  5.2 研究展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
在学期间的研究成果及发表的学术论文  64

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统） > 发动机附件系统 > 自动控制系统
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