本文關(guān)鍵詞：機載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 機載系統(tǒng) 蒸發(fā)循環(huán)制冷 試驗 控制策略 PID控制

【摘要】：為了提高飛機的綜合性能,越來越多的先進電子設(shè)備被應(yīng)用于各型飛機上,導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱功率激增。傳統(tǒng)的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)對引氣的能量利用率較低,帶走這些熱負荷將會增大從發(fā)動機的引氣量以致對發(fā)動機性能造成影響。為了解決這個難題,美國率先為其先進的戰(zhàn)機研制了機載綜合熱管理系統(tǒng),并將制冷效率高的蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)引入該系統(tǒng)中。機載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)相比于地面的情況,具有工作環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)熱負荷變化速度快、幅度大等顯著不同點,因此需要對其系統(tǒng)特性及控制策略進行全面的深入研究。本文以蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)作為研究對象,針對其開環(huán)系統(tǒng)特性和以制冷量為控制變量同時兼顧蒸發(fā)壓力或者蒸發(fā)器出口過熱度的控制策略開展了相關(guān)的試驗研究。具體工作內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論總結(jié)如下:(1)為了真實模擬機載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng),設(shè)計和搭建了制冷量,熱負荷以及冷卻水溫度能夠快速、大幅調(diào)節(jié)的試驗臺;其中制冷量通過制冷劑回路中的變頻壓縮機和電子膨脹閥調(diào)節(jié),系統(tǒng)熱負荷和冷卻水溫度分別通過載冷水回路中可控電加熱器和冷卻水回路中的電動三通閥進行調(diào)節(jié)。(2)利用搭建的試驗臺研究了蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的開環(huán)特性:當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速,電子膨脹閥開度,冷卻水與載冷水流量和溫度變化后,系統(tǒng)蒸發(fā)壓力,冷凝壓力,蒸發(fā)器出口過熱度,制冷量等參數(shù)的響應(yīng)情況。(3)以系統(tǒng)熱負荷和冷卻水進口溫度為擾量,比較了分別選取兩組控制變量:蒸發(fā)器出口過熱度/載冷水出口溫度和蒸發(fā)壓力/載冷水出口溫度時的控制效果。自動控制策略中采用單回路PID控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速來控制載冷水出口溫度以及帶有前饋信號的PID控制器調(diào)節(jié)電子膨脹閥開度來控制蒸發(fā)器出口過熱度或者蒸發(fā)壓力。試驗結(jié)果表明:以上控制策略都能將載冷水出口溫度維持在設(shè)定值附近,但是采用過熱度為控制量的調(diào)節(jié)過程中,由于蒸發(fā)器出口制冷劑狀態(tài)偶爾出現(xiàn)的劇烈波動而導(dǎo)致過熱度也出現(xiàn)劇烈震蕩,調(diào)節(jié)過程不是很平穩(wěn);相比于過熱度調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的波動,采用蒸發(fā)壓力為控制量的調(diào)節(jié)過程則不會出現(xiàn)大幅震蕩,調(diào)節(jié)過程更加平穩(wěn),可靠。
【關(guān)鍵詞】：機載系統(tǒng) 蒸發(fā)循環(huán)制冷 試驗 控制策略 PID控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V245.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 選題背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 數(shù)值模擬研究15
• 1.2.2 試驗研究15-18
• 1.3 本文的主要研究工作18-20
• 第2章 試驗系統(tǒng)設(shè)計20-34
• 2.1 試驗原理20-22
• 2.2 試驗系統(tǒng)構(gòu)造22-29
• 2.2.1 制冷劑回路與循環(huán)水回路23-27
• 2.2.2 試驗電氣系統(tǒng)27-29
• 2.2.3 數(shù)據(jù)測控系統(tǒng)29
• 2.3 試驗系統(tǒng)調(diào)試29-31
• 2.3.1 氣密性檢測30
• 2.3.2 制冷劑充注30-31
• 2.4 試驗系統(tǒng)誤差分析31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)開環(huán)特性研究34-46
• 3.1 壓縮機轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)影響34-36
• 3.2 電子膨脹閥開度對系統(tǒng)影響36-38
• 3.3 載冷水溫度對系統(tǒng)影響38-40
• 3.4 冷卻水溫度及流量對系統(tǒng)影響40-45
• 3.4.1 冷卻水流量變化41-42
• 3.4.2 冷卻水進口溫度變化42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)控制策略研究46-59
• 4.1 PID控制原理46-48
• 4.2 過熱度和載冷水出口溫度控制策略48-53
• 4.2.1 控制原理48-49
• 4.2.2 冷卻水進口溫度和系統(tǒng)熱負荷變化控制效果49-53
• 4.3 蒸發(fā)壓力和載冷水出口溫度控制策略53-58
• 4.3.1 控制原理53-55
• 4.3.2 冷卻水進口溫度和系統(tǒng)熱負荷變化控制效果55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-64
• 致謝64-65
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

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本文編號：836105