PDF《基于 AMESim 和MATLAB 的燃油调节器 可视化联合仿真》

1 燃油调节器模型 燃油调节器联合仿真模型如图

1 所示.3 维凸 轮、转速、温度输入和燃油流量 输出模块通过 AME2SLCoSim 接口导入 Simulink,机械液压部分则 使用 AMESim 软件的标准液压库、 液阻库、 液压元件 设计库和机械库来搭建. 伺服阀或手柄的位置与要调节到的稳定转速[4] 一一对应,实际转速 n 和发动机进口温度 T1 * 的变化 通过凸轮柱组件、 温度传感器综合作用于

3 维凸轮,

3 维凸轮输出半径决定了计量活门的型孔开度. 同时压 差活门控制计量活门型孔前、 后压差恒定, 保证计量 燃油量与活门型孔开度成线性关系. 这些组件之间通 过这样的相互配合, 使得该调节器根据当前飞行条件 与发动机状态给燃烧室供应燃油[5-6] .

2 模型简化 该燃油调节器联合仿真模型较为复杂, 再加上该 调节器 GUI 界面控件较多, 底层代码量较大, 以至于 基于该模型所建立的可视化界面响应十分缓慢.为此, 本文采取基于能量活性的模型简化方法.该方法 能够迅速得出系统运行时各子元件能量变化情况, 找 出其中最不活跃的元件的子模型, 通过对这些模型修 改,大大降低由于搭建 GUI 界面导致的底层模型仿 真时间陡增的问题. 2.1 模型简化机理 AMESim 中的活性指数工具是基于系统子模型 中能量转换的强大分析工具, 能够自动进行活性指数 计算.通过活性指数计算可以确定系统中能量最活跃 和最惰性的元件, 从而删除或修改模型中具有 低活 性 的元素来简化复杂的模型[7] .1 个子模型的能量活 性At 可以被定义为功率绝对值对时间的积分 At (子) = 子0乙|P(t)|dt (1) 式中: P 为该元件的功率;

t 为模型设定仿真时间. 通过计算模型中每个子模型的能量活性, 便可得 到其活性指数. 第i个子模型的活性指数 AIi (Activity Index) 被定义为: 子模型的活性与整个系统模型活性 总和的比.表达式为 AIi = Ai system 移Ai (2) 2.2 简化方法 简化模型首先需要确定阈值, 活性指数高于阈值 的子模型不修改;

反之, 低于阈值的子模型则被列为 修改对象. 现采取活性指数计算并结合频域特性分析 的方法, 来确定简化该燃油调节器模型所需参考的阈 值. 弹用发动机机械液压控制系统的固有频率一般在

40 Hz 以内, 而通过 AMESim 活性指数计算工具分析 可知,模型中存在着一些具有高频特性的子模型, 有 些固有频率甚至高于

1000 Hz.在AMESim 中, 具有 高频特性的子模型,其活性指数都在 0.01%以下, 因 此在该阈值以下的子模型均被列为可修改对象. 可修改对象的分类和化简方法需要大量的判断 确定.可化简对象被分为

3 类: 第1类是在对液压系 统建模时, 为了消除仿真产生的代数环而额外引入的 压力计算单元;

第2类是带有弹簧腔的滑阀结构;

第3类是功率虽小但在物理模型中实际存在的物理单 元.对于第

1 类情况的子模型, 由于 AMESim 的编程 逻辑导致在结构上无法删除, 但该腔体子模型的体积 参数值设得非常小, 可以通过增加容腔体积的办法降 低其固有频率.对于第

2 类的弹簧腔, 其活性低的原 因是质量块移动很小,所允许的最大位移也很小, 说 明在滑阀中弹簧力几乎是

1 个常值, 因此采用相匹配 图1燃油调节器联合仿真模型 压差控制器计量活门3维凸轮 凸轮柱组件宝压活门TT2 温度装置 电液伺服装置断油组件27 航空发动机第45 卷 的恒值力源来替换弹簧.而对于第