基于PLC的自動(dòng)平衡控制系統(tǒng)及方法研究.pdf

1、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)作為以螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生拉力作為飛機(jī)推進(jìn)力的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其大尺寸渦槳葉片承受較大離心負(fù)荷和振動(dòng)負(fù)荷，因此渦槳葉片的振動(dòng)故障尤為突出。自動(dòng)平衡控制作為新興的動(dòng)平衡技術(shù)，通過(guò)在螺旋槳轉(zhuǎn)子端部預(yù)裝自動(dòng)平衡頭，可有效針對(duì)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)由于葉片質(zhì)量不平衡振動(dòng)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)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(dòng)機(jī)的使用壽命。針對(duì)我國(guó)渦槳發(fā)動(dòng)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(jiǎn)約化、快速化的自動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，是目前渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)抑制領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。通過(guò)優(yōu)化電磁驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的巡航效率、飛行穩(wěn)定性及整體可靠性，減少對(duì)進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴，滿足大涵道比渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)在我國(guó)民用及國(guó)防領(lǐng)域需求，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。基于此，論文主要研究工作如下:
　　(1)渦槳-螺旋槳用電磁驅(qū)動(dòng)平衡執(zhí)行器設(shè)計(jì)及優(yōu)化。針對(duì)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)，研究設(shè)

3、計(jì)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(jì)，減小平衡頭整體尺寸及質(zhì)量，提高渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性。
　　(2)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)。針對(duì)PT6A型發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳轉(zhuǎn)子，模擬渦槳-螺旋槳用電磁驅(qū)動(dòng)式執(zhí)行器的平衡效果，搭建試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)論證，本試驗(yàn)臺(tái)擬研究電磁平衡頭在渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)軸系振動(dòng)控制上的應(yīng)用，由于渦扇和渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在扇葉處結(jié)構(gòu)緊湊，沒(méi)有空間安裝電磁平衡頭，但在渦槳發(fā)動(dòng)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(yàn)臺(tái)選擇模擬渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的軸系。
　　(3)自動(dòng)平衡控制方法研究。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，例如起飛降落等各種飛行狀態(tài)，發(fā)動(dòng)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(guò)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(dòng)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(dòng)信號(hào)的非線性映射關(guān)系，以測(cè)量信號(hào)的預(yù)測(cè)值作為目標(biāo)函數(shù)，且無(wú)需考慮信號(hào)相位，實(shí)現(xiàn)在非穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)不