基于PLC的自動平衡控制系統(tǒng)及方法研究.pdf

1、渦槳發(fā)動機(jī)作為以螺旋槳旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生拉力作為飛機(jī)推進(jìn)力的航空發(fā)動機(jī)，其大尺寸渦槳葉片承受較大離心負(fù)荷和振動負(fù)荷，因此渦槳葉片的振動故障尤為突出。自動平衡控制作為新興的動平衡技術(shù)，通過在螺旋槳轉(zhuǎn)子端部預(yù)裝自動平衡頭，可有效針對渦槳發(fā)動機(jī)由于葉片質(zhì)量不平衡振動進(jìn)行在線實時有效抑制，從而減短停機(jī)檢修周期、減少維修成本，增加飛機(jī)續(xù)航及渦槳發(fā)動機(jī)的使用壽命。針對我國渦槳發(fā)動機(jī)的快速發(fā)展需求，研究適用于中低速工作狀態(tài)下的平衡能力大、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高的電

2、磁平衡頭以及基于PLC的智能化、簡約化、快速化的自動平衡控制系統(tǒng)，是目前渦槳發(fā)動機(jī)振動抑制領(lǐng)域的一個重要課題。通過優(yōu)化電磁驅(qū)動控制策略，改進(jìn)電磁平衡頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而提高渦槳發(fā)動機(jī)的巡航效率、飛行穩(wěn)定性及整體可靠性，減少對進(jìn)口發(fā)動機(jī)的依賴，滿足大涵道比渦槳發(fā)動機(jī)在我國民用及國防領(lǐng)域需求，具有一定的工程應(yīng)用價值?；诖?，論文主要研究工作如下:
　　(1)渦槳-螺旋槳用電磁驅(qū)動平衡執(zhí)行器設(shè)計及優(yōu)化。針對渦槳發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)，研究設(shè)

3、計具備結(jié)構(gòu)精細(xì)，質(zhì)量輕便，運(yùn)行穩(wěn)定的電磁平衡執(zhí)行器，在滿足自鎖力要求及平衡效果的基礎(chǔ)上，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減小平衡頭整體尺寸及質(zhì)量，提高渦槳發(fā)動機(jī)的工作穩(wěn)定性。
　　(2)渦槳發(fā)動機(jī)模擬試驗臺設(shè)計。針對PT6A型發(fā)動機(jī)的螺旋槳轉(zhuǎn)子，模擬渦槳-螺旋槳用電磁驅(qū)動式執(zhí)行器的平衡效果，搭建試驗臺進(jìn)行試驗論證，本試驗臺擬研究電磁平衡頭在渦槳發(fā)動機(jī)軸系振動控制上的應(yīng)用，由于渦扇和渦噴發(fā)動機(jī)在扇葉處結(jié)構(gòu)緊湊，沒有空間安裝電磁平衡頭，但在渦槳發(fā)動機(jī)的

4、螺旋槳軸上具有一定空間安裝電磁平衡頭，所以試驗臺選擇模擬渦槳發(fā)動機(jī)的軸系。
　　(3)自動平衡控制方法研究。渦槳發(fā)動機(jī)在工作過程中，例如起飛降落等各種飛行狀態(tài)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速處于非穩(wěn)定狀態(tài)，其可稱為非穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)。通過Matlab編程軟件，采用一種基于自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法的非穩(wěn)態(tài)自動平衡控制方法，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，考慮平衡頭的調(diào)整參數(shù)和振動信號的非線性映射關(guān)系，以測量信號的預(yù)測值作為目標(biāo)函數(shù)，且無需考慮信號相位，實現(xiàn)在非穩(wěn)態(tài)條件下對不