عنوان مقاله :
شبيه سازي سخت افزار در حلقه واحد كنترل سوخت موتور توربين گاز هوايي با روش پيش بيني بر مبناي مدل
عنوان به زبان ديگر :
Hardware-in-the-loop simulation of a gas turbine engine fuel control unit using model-based predictor
پديد آورندگان :
نصيري، مصطفي دانشگاه صنعتي اصفهان - دانشكده ي فني مهندسي گلپايگان - گروه مهندسي مكانيك , منتظري، مرتضي دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده ي مهندسي مكانيك , رضازاده، مرضيه دانشگاه صنعتي اصفهان - دانشكده ي فني مهندسي گلپايگان - گروه مهندسي مكانيك
كليدواژه :
سختافزار در حلقه , واحد كنترل سوخت , موتور توربين گاز هوايي , پيشبيني برمبناي مدل
چكيده فارسي :
شبيهسازي سختافزار در حلقه واحد كنترل سوخت يك موتور توربين گاز هوايي ارائه شده است. واحد كنترل سوخت، شامل يك شير كنترل تناسبي است كه در آن سروموتور و بادامك باعث حركت اسپول شير كنترل جريان ميشود. در اين شبيهسازي، واحد كنترل سوخت واقعي در كنار شبيهسازي زمان ـ واقعي موتور توربين گاز هوايي، آزمايش و ارزيابي ميشود. دبي خروجي از واحد كنترل سوخت توسط يك دبيسنج اندازهگيري و به شبيهساز ارسال ميشود. براي اتصال واحد الكتروهيدروليكي به رايانه شبيهساز، نياز به عملگرها و حسگرهاي اضافي بهعنوان سيستم انتقال است كه در موتور واقعي وجود ندارد. ديناميك سيستم انتقال ميتواند باعث كاهش دقت شبيهسازي سختافزار در حلقه شود. براي جبران اثر ديناميكي ناخواسته ناشي از سيستم انتقال، از روش پيشبيني برمبناي مدل استفاده شده است. مقايسهي نتايج شبيهسازي سختافزار در حلقه بهصورت تجربي بيانگر توانايي روش پيشبيني برمبناي مدل در كاهش خطاي شبيهسازي به كمتر از 5٪ است.
چكيده لاتين :
Hardware-In-the-Loop (HIL) is a kind of simulation in which an actual component of a closed-loop control system is tested within computer-based real-time simulation of the rest of the system. In a conventional HIL simulation, the hardware is an Electronic Control Unit (ECU) in which electronic control signals are communicated between the hardware and the software. But, HIL simulation of a mechanical component, within a closed-loop control system, requires additional sensors and actuators named transfer systems. The transfer systems are used to connect the software and hardware parts. The HIL simulation can achieve unstable behavior or inaccurate results due to unwanted time-delay dynamic of the transfer systems. In this paper, a test bench is implemented for the hardware-in-the-loop simulation of the fuel control unit (FCU) of a gas turbine engine. The FCU is an electro-hydraulic actuator of the fuel control system. In a real engine, the FCU contains a miniature gear-type liquid-fuel pump which is driven at a fraction of the engine rotor speed mechanically by gears. In the HIL simulation, the engine is simulated numerically and an electric motor is employed to drive the pump of the FCU. The real-time simulation of the gas turbine engine thermodynamic model is implemented on an industrial personal computer with an input/output board in connection with the electro-hydraulic system. There is time-delay in the forward path of the fuel control system due to the use of flowmeter for measuring the outlet flow rate of the FCU in HIL simulation. According to extensive experimental works, the AC motor’s lag dynamics has no considerable effect on the HIL testing, and the flowmeter is the only additional transfer system of which the dynamic effect needs to be mitigated. The results show instability of the hardware-in-the-loop simulation due to unwanted time-delay of the flowmeter. Therefore, a model-based predictor is designed for time-delay compensation of the flowmeter. The consistency of the experimental real-time simulation and off-line simulation shows the applicability of the presented method for mitigating the effect of unwanted dynamic of the transfer system in the HIL simulation.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف