اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 34 |
| تعداد شماره‌ها | 1,289 |
| تعداد مقالات | 9,294 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,800,283 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,339,815 |
طراحی و شبیهسازی یک کنترلر انتخابگر برای کنترل یک موتور میکروتوربوفن در مأموریت پرواز | ||
| مکانیک سیالات و آیرودینامیک | ||
| مقاله 12، دوره 13، شماره 2 - شماره پیاپی 33، آذر 1403، صفحه 163-172 اصل مقاله (1.27 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسنده | ||
| امین ایمانی* | ||
| استادیار، دانشگاه بوعلی سینا، همدان،ایران | ||
| تاریخ دریافت: 10 مرداد 1403، تاریخ بازنگری: 31 شهریور 1403، تاریخ پذیرش: 15 آبان 1403 | ||
| چکیده | ||
| موتورهای میکروجت به طور گستردهای به‌عنوان پیشران سامانههای هوایی بکار گرفته میشوند. تبدیل این دسته از موتورها به فرم موتورهای میکروتوربوفن در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این امر بهبود مصرف سوخت ویژه و بالابردن مداومت پروازی و برد سامانه هوایی است. یک نکته مهم در دستیابی به موتورهای میکروتوربوفن، توسعه یک سامانه کنترلی جهت کنترل تراست و محدودیت‌های موتور با استفاده از امکانات و تجهیزات موتور میکروجت پایه است. در مقاله حاضر، طراحی یک کنترلر با ساختار انتخابگر برای یک موتور میکروتوربوفن تک‌محوره انجام میشود. باتوجه‌به اینکه کنترلر باید در شرایط پروازی عملکرد مؤثری در تأمین تراست و حفظ قیود داشته باشد، یک مأموریت پروازی جامع برای موتور تعریف میشود. در مأموریت پروازی، درجه تراتل، عدد ماخ و ارتفاع سامانه تغییر کرده و شبیهسازی رفتار موتور برای دو دمای محیط انجام میگیرد. نتایج شبیهسازی کنترلر پیشنهادی با کنترلر PI مقایسه شده است. کنترلر PI اگرچه دستور تراست را دنبال میکند؛ اما به‌اندازه 4% از قید مربوط به‌دور موتور و به‌اندازه 7/6% از قید مربوط به دمای گاز خروجی تجاوز میکند. درحالی‌که کنترلر انتخابگر علاوه بر تأمین دستور تراست، محدودیت‌های حاکم بر موتور را در شرایط پروازی حفظ میکند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| موتور میکروتوربوفن؛ کنترلر انتخابگر؛ مأموریت پروازی؛ کنترل تراست | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Design and Simulation of a Selector Controller to Control a Micro-Turbofan Engine in Flight Mission | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Amin Imani | ||
| assistant professor.Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Microjet engines are widely used as propulsion system for aerial vehicles. The conversion of these engines into the form of micro-turbofan engines has received attention in recent years. This is due to improvement of specific fuel consumption and increasing the flight endurance and range of the aerial system. An important issue in achieving micro-turbofan engines is the development of a control system to control thrust value and engine limitations using the facilities and equipment of the baseline microjet engine. In the current paper, a controller with a selector structure is designed for a single-spool micro-turbofan engine. Considering that the controller must have an effective performance in providing thrust and maintaining constraints in flight conditions, a comprehensive flight mission is defined for the engine. In the flight mission, the throttle degree, Mach number and altitude are changed and the engine behavior is simulated for two ambient temperatures. The simulation results of the proposed controller are compared with the PI controller. Although the PI controller follows the thrust command, it exceeds the engine speed constraint by 4% and the exhaust gas temperature constraint by 6.7%. While the selector controller, in addition to providing the thrust command, protects the engine constraints in flight conditions. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Micro-Turbofan Engine, Selector Controller, Flight Mission, Thrust Control | ||
| مراجع | ||
|
[1] Kadosh K, Cukurel B. Micro-turbojet to turbofan conversion via continuously variable transmission: thermodynamic performance study. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2017 Feb 1;139(2):022603.https://doi.org/10.1115/1.4034262 [2] Palman M, Leizeronok B, Cukurel B. Mission analysis and operational optimization of adaptive cycle microturbofan engine in surveillance and firefighting scenarios. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2019 Jan 1;141(1):011010. https://doi.org/10.1115/1.4040734 [3] Krishnaraj R, Wessley GJ. Performance analysis of a micro turbofan engine using matlab and GSP intended for the propulsion of male UAVs. International Journal of Pure and Applied Mathematics. 2018;118(20):157-63. [5] Amirante R, Catalano LA, Tamburrano P. An adaptive fuzzy logic algorithm for the thrust control of a small turbojet engine. InTurbo Expo: Power for Land, Sea, and Air 2010 Oct 10; 44007:369-377. https://doi.org/10.1115/GT2010-22510 [6] Banazadeh A, Gol HA, Ramazani H. PID controller design for micro gas turbines using experimental frequency-response data and a linear identification technique. International Journal of Advanced Mechatronic Systems. 2013 Jan 1;5(6):353-64.https://doi.org/10.1504/IJAMECHS.2013.060016 [7] Andoga R, Főző L, Judičák J, Bréda R, Szabo S, Rozenberg R, Džunda M. Intelligent situational control of small turbojet engines. International Journal of Aerospace Engineering. 2018;2018(1):8328792. https://doi.org/10.1155/2018/8328792 [8] Beneda K, Derbel K. Design of two-degree-of-freedom turbofan-power-ratio control system for micro turbojet engine. In2019 IEEE 17th World Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI) 2019 Jan 24: 69-74. DOI: 10.1109/SAMI.2019.8782788 [9] Tang W, Wang L, Gu J, Gu Y. Single neural adaptive PID control for small UAV micro-turbojet engine. Sensors. 2020 Jan 8;20(2):345. https://doi.org/10.3390/s20020345 [10] Derbel K, Beneda K. Sliding mode control for micro turbojet engine using turbofan power ratio as control law. Energies. 2020 Sep 16;13(18):4841. https://doi.org/10.3390/en13184841 [11] Ashry MM. Controller design for micro turbojet engine. In2020 12th International Conference on Electrical Engineering (ICEENG) 2020 Jul 7: 436-440. DOI: 10.1109/ICEENG45378.2020.9171762 [12] Ashry MM. Adaptive Fuzzy PID Controller applied to micro turbojet engine. In Journal of Physics: Conference Series 2021 Dec 1; 2128(1):012030). DOI: 10.1088/1742-6596/2128/1/012030 [13] Gao Q, Li J, Zhang Y. Self-tuning speed and flow control of micro turbojet engines based on an improved evolutionary strategy. Automatika. 2024 Jul 2;65(3):115462.https://doi.org/10.1080/00051144.2024.2349869 [14] Wang N, Xu J, Li Z. The active disturbance rejection control method for small-scale turbojet engine. In Journal of Physics: Conference Series 2024 May 1: 764(1): 012065. DOI:10.1088/1742-6596/2764/1/012065 [15] Titan Gas Turbine Manual, AMT Netherlands, 2014 [16] Chung GY, Prasad JV, Dhingra M, Meisner R. Real time analytical linearization of turbofan engine model. Journal of engineering for gas turbines and power. 2014 Jan 1;136(1):011201. https://doi.org/10.1115/1.4025310 [17] Walsh PP. Gas turbine performance. Blackwell publishing; 2004.DOI: 10.1002/9780470774533 [18] Kurzke J, Halliwell I. Propulsion and power: an exploration of gas turbine performance modeling. Cham, Switzerland: Springer international publishing; 2018 May 28. https://doi.org/10.1007/978-3-319-75979-1 [19] Zinnecker A, Chapman JW, Lavelle TM, Litt JS. Development of a twin-spool turbofan engine simulation using the toolbox for modeling and analysis of thermodynamic systems (T-MATS). In50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 2014: 3930. https://doi.org/10.2514/6.2014-3930 [20] May RD, Garg S. Reducing conservatism in aircraft engine response using conditionally active min-max limit regulators. American Society of Mechanical Engineers; 2012 Jun 11. https://doi.org/10.1115/GT2012-70017 [21] Imani A, Montazeri-Gh M. A Min–Max multiregulator system with stability analysis for aeroengine propulsion control. ISA transactions. 2019 Feb 1; 85:84-96. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2018.10.035 [22] Montazeri M, Ehteshami M, Emani A. Multi-variable model predictive control design for a turbofan engine and performance comparison with min-max [23] Richter H. Advanced control of turbofan engines. Springer Science & Business Media; 2011 Oct 20. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1171-0 [24] Garg S. Aircraft turbine engine control research at NASA Glenn research center. Journal of Aerospace Engineering. 2013 Apr 1;26(2):422-38. https://doi.org/10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000296 [26] Litt J, Frederick D, Guo TH. The case for intelligent propulsion control for fast engine response. InAIAA Infotech@ Aerospace Conference and AIAA Unmanned. Unlimited Conference 2009 Apr :1876. https://doi.org/10.2514/6.2009-1876 [27] Yinfeng LI, Jafari S, Nikolaidis T. Advanced optimization of gas turbine aero-engine transient performance using linkage-learning genetic algorithm: Part II, optimization in flight mission and controller gains correlation development. Chinese Journal of Aeronautics. 2021 Apr 1;34(4):568-88. https://doi.org/10.1016/j.cja.2020.07.037 [28] Spang III HA, Brown H. Control of jet engines. Control Engineering Practice. 1999 Sep 1;7(9):1043-59. https://doi.org/10.1016/S0967-0661(99)00078-7 [29] Jaw LC, Mattingly JD. Aircraft engine controls: design, system analysis, and health monitoring. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.; 2009 Aug 15. https://doi.org/10.2514/4.867057 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 82 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 22 |
||