مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی بهینه عملگر هیدرومکانیکی سیستم کنترل موتور سوخت مایع بر اساس مدل مرجع حلقه باز

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی- دانشکده هوافضا
2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، دانشکده هوا و فضا
3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر- دانشکده برق
چکیده
در این مقاله، طراحی یک عملگر هیدرومکانیکی برای سیستم کنترل یک موتور سوخت مایع انجام شده است. با هدف سرعت پاسخ مناسب، ساختار عملگر به گونه‌ای طراحی شده است تا کورس حرکتی المان کنترلی کم شود. لذا، مکانیزم حرکتی المان کنترلی، دورانی در نظر گرفته شده است. در طراحی عملگر، توجه ویژه‌ای به پروفیل المان کنترلی ـ که تعیین‌گر ضریب تبدیل موتور است ـ شده است. ایده‌ی نوینی که مبنای طراحی بهینه قرار گرفته است، طراحی عملگر بر اساس نزدیک کردن مدل حلقه باز شیی کنترلی به مدل مرجع مطلوب حلقه بازی است که از پیش و با توجه به معیارهای رفتار دینامیکی مناسب، تعیین می‌شود. شیی کنترلی شامل موتور، سرووموتور و عملگر هیدرومکانیکی است. بر این اساس با در دست بودن مدل ریاضی موتور سوخت مایع و پس از طراحی ساختاریِ عملگر هیدرومکانیکی، مدل پارامتریک آن تعیین و فرآیند بهینه‌سازی روی مدل شیی کنترلی و مدل پارامتریک عملگر به روش الگوریتم تفاضلات تکاملی انجام و با اصلاح پارامترهای عملگر، پاسخ دینامیکی مدل تجمیعی به پاسخ مدل مرجع حلقه باز نزدیک شده است. نتایج بیانگر آن است که با طراحی بهینه عملگر و اصلاح پارامترهای هندسی آن و بهره‌ی جبران‌ساز، مقدار تابع هزینــه‌ی تعـیینی ـ بر مبنای خطای تعقیب سیگنال مرجع فشار محفظه احتراق موتور سوخت مایع ـ چهار برابر بهبود یافته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimized Design of LPRE Control System Hydro Mechanical Actuator Based on Open Loop Reference Model

نویسندگان English

Ali Jafar-Gholi 1
Hassan Karimi 2
Seyed Reza Mousavi Firdeh 3
1 KNT university
2 Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology
3 Amir Kabir University
چکیده English

In this paper, a novel design approach for a hydro mechanical actuator of LPE control system is investigated. In point of admissible response rate, actuator mechanism is designed rotational. Pay special attention to the control element profile in the design of the actuator. This profile determines the conversion efficiency of the liquid propellant engine. Fitness of engine+ servomotor+ hydro mechanical actuator model to the open loop reference model is the key idea that considered as optimized design basis. Reference model would be determined based on desired dynamic behavior criteria's. With the availability of LPE mathematical model and after the design of hydro mechanical actuator, its parametric model is developed. When engine+ servomotor modeling development are completed and optimization criteria is assigned, parametric model optimization based on evaluation algorithm would be accomplished. Finally, fitness improvement between integrated and open loop reference models is evaluated. Before starting the optimized design process, the input signal and its corresponding cost function properly defined. Results shown by correction of actuator geometrical parameters and compensator gain, cost function amount – based on tracking error of liquid propellant engine combustion chamber pressure reference signal - 4 times is improved.

کلیدواژه‌ها English

nonlinear model
Hydro mechanical actuator
Reference model
Optimized design
LPRE