تست سخت افزار در حلقه شير كنترل دبي سوخت يك موتور توربوجت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده اين پايان‌نامه به طراحي و پياده‌سازي يك بستر شبيه‌سازي سخت‌افزار در حلقه به‌منظور آزمون و ارزيابي واحد الكتروهيدروليكي كنترل سوخت موتور توربوجت اختصاص دارد. هدف اصلي پژوهش، فراهم‌سازي محيطي ايمن، كم‌هزينه و قابل‌اطمينان براي بررسي عملكرد ديناميكي سامانه كنترل سوخت در شرايطي نزديك به عملكرد واقعي موتور، بدون نياز به آزمون مستقيم روي موتور عملياتي است. در اين راستا، يك مدل زمان‌واقعي از موتور توربوجت شامل زيرسامانه‌هاي ترموديناميكي و ديناميكي توسعه داده شده است كه قادر است رفتار حالت پايا و گذراي موتور، از جمله تغييرات سرعت دوراني محور در پاسخ به تغيير دبي سوخت را بازتوليد نمايد. اين مدل به‌عنوان هسته شبيه‌ساز، به‌صورت برخط با سخت‌افزار واقعي در تعامل قرار مي‌گيرد. واحد الكتروهيدروليكي مورد مطالعه شامل پمپ سوختي است كه در كاربرد واقعي توسط شفت موتور و از طريق يك گيربكس به حركت درمي‌آيد. در بستر شبيه‌سازي سخت‌افزار در حلقه، به‌جاي موتور توربوجت از يك موتور جريان متناوب به همراه اينورتر استفاده شده است تا سرعت چرخش پمپ متناسب با سرعت محاسبه‌شده توسط مدل زمان‌واقعي موتور تنظيم گردد. به اين ترتيب، وابستگي فيزيكي ميان سرعت محور و عملكرد پمپ به‌صورت واقعي شبيه‌سازي شده است. كنترل دبي سوخت از طريق جابه‌جايي اسپول شير انجام مي‌شود كه اين جابه‌جايي به‌وسيله يك موتور سروو جريان مستقيم و مكانيزم بادامك تأمين مي‌گردد. در آزمون سخت‌افزار در حلقه، فرمان تغيير دبي توسط شبيه‌ساز زمان‌واقعي توليد و به سامانه سروو اعمال مي‌شود تا پاسخ مكانيكي و هيدروليكي سيستم در شرايط مختلف عملياتي مورد ارزيابي قرار گيرد. به‌منظور اندازه‌گيري دبي سوخت، از يك موتور هيدروليكي به‌همراه انكودر استفاده شده است، به‌گونه‌اي كه سرعت چرخش موتور هيدروليكي متناسب با دبي عبوري بوده و از طريق سيگنال انكودر قابل اندازه‌گيري است. اين ساختار امكان اندازه‌گيري غيرمستقيم و دقيق دبي را فراهم كرده و حلقه بازخورد لازم براي ارزيابي عملكرد كنترلي سامانه را تأمين مي‌كند. در اين پژوهش، معماري يكپارچه شامل مدل عددي موتور، درايو الكتريكي پمپ، سامانه سروو محرك شير، واحد اندازه‌گيري دبي و زيرسامانه تبادل داده طراحي و پياده‌سازي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه بستر پيشنهادي قادر است رفتار گذراي واحد كنترل سوخت را با دقت مناسب بازنمايي كرده و امكان تحليل پايداري، پاسخ زماني و صحت عملكرد كنترلي آن را در سناريوهاي مختلف فراهم آورد. اين رويكرد ضمن كاهش هزينه و ريسك آزمون‌هاي ميداني، بستري كارآمد براي توسعه، اعتبارسنجي و بهينه‌سازي سامانه‌هاي كنترل سوخت موتورهاي توربوجت فراهم مي‌سازد.

237213

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان