PDF《基于 AMESim 和MATLAB 的燃油调节器 可视化联合仿真》

3 类的低活性元 件, 该模型中的压力限制阀的活性指数低是由于在当 前设定的仿真环境下该元件未工作, 因此不能简单考 虑将其替换或删除, 而应当保留. 2.3 仿真对比 对修改后的模型进行步长为

1 ms 的欧拉定步长 积分器求解. 设计油门杆角度在发动机的慢车、 巡航、 加力状态 (分别对应 2.

5、 7.

5、 12.5 s) 进行 1%的阶跃 跳变.简化前、 后的

2 种模型仿真燃油流量响应如图

2 所示, 总仿真时间如图

3 所示. 原高保真模型采用变步长积分器求解的仿真燃 油流量 (图2实线) 与简化模型采用定步长积分器求 解的仿真燃油流量 (图2虚线) 对比可见:

2 种模型在 稳态点的误差小于 1%.在保证精度的前提下,对2种模型采用步长为

1 ms 定步长积分器在

15 s 的仿 真时间计算, 可见原模型的 CPU 运行时间为 39.87 s, 而简化模型的仅为 4.71 s.

3 调节器 GUI 仿真界面设计及分析 3.1 调节器 GUI 仿真界面设计 为了进行可视化界面设计, 本文选择将 AMESim 模型导入 Simulink 进行联合仿真. 在简化后的燃油调 节器联合仿真模型基础上,通过 Matlab 命令窗口中 输入 guide 打开 GUI 的快速开发环境 GUIDE, 在燃油 调节器界面中添加各种控件并编制回调程序, 实现对 底层模型的输入参数设定、 仿真运行, 最终将仿真结 果在可视化界面中显示[8-11] , 如图

4 所示. 3.2 仿真验证 设置仿真时长为

10 s, 采样时间间隔为 0.01 s. (1)利用已建立的 GUI 仿真界面进行模型的仿 真演示, 启动界面如图

5 所示. 以3维凸轮为计算核心装置的燃油调节器, 控制 着整个飞行装置在稳态、 过渡态稳定工作.在稳定工 作状态下,发动机的控制规律为 mf = f1 (n,T* 1)→n= const;

在过渡态 (加减速) 下, 该系统的控制规律为 mf /P2 = f2(n). 因此在设计 GUI 界面时, 要分别设计稳态控制和 过渡态控制

2 个子界面.利用启动界面 (图5) 对这

2 个子界面进行调用, 通过点击按钮进入下

1 级子界面. (2) 点击启动界面的稳态控制按钮, 即可进入燃 油调节器稳态控制子界面, 如图

6 所示.该界面主要 划分为右侧的参数设定区及左侧的图像、数值显示 区.在编辑框内输入油门杆角度, 即可绘制出当下稳 态设计点的输出燃油流量响应曲线, 又能实时显示出 燃油调节器的关键参数:

3 维凸轮半径、计量窗口开 度和计量窗口前、 后压差.当外界条件变化或存在人 为干扰时,调节器根据调节规律来保持转速恒定, 如图7所示. 从上述仿真结果可见, 外界条件不变, 当油门杆 角度推至 65毅时, 燃油调节器供给发动机燃烧室的燃 图22种模型精度对比 图3简化前、 后模型 CPU 运行时间对比 图5启动界面

400 300

200 100 原模型 简化模型 时间 /s

16 14

12 10

8 6

4 2

0 40

30 20

10 原模型 简化模型 仿真设定时间 /s

16 14

12 10

8 6

4 2

0 图4软件结构框架 AMESim 数据传输 控制运行 Simulink 输出显示 GUI

28 杨元桢等: 基于 AMESim 和MATLAB 的燃油调节器可视化联合仿真 第3期图6调节器稳态控制界面 图7调节器阶跃响应 油流量稳定在

322 L/h. 从图

7 中可见, 通过滑块或可 编辑文本框键入 T*

1 (发动机进口温度) 或发动机转 子转速来仿真.当外界参数小范围变化使得被控对 象偏离当前稳态点时, 此为调节器输出燃油流量的 变化过程. 在如图