燃气轮机燃油控制系统的动态特性研究

论文摘要

现代燃气轮机的控制系统主要以控制燃烧室的供油量,来调整燃机的转速和功率。对于一个几何尺寸固定的燃机,它的工作状态完全由进入燃烧室的燃油流量大小来确定。作为全权限数字电子控制中的重要一环,燃油计量装置的基本功能是根据电子控制器的控制指令精确调节进入燃烧室的燃油流量。本文研究了燃气轮机控制系统和典型的燃气轮机燃油系统,在此基础上设计并搭建了以LQ3燃油计量阀为主要测控对象的燃油计量系统试验台,对其动态性能进行测试、研究和分析。建立系统的数学模型是实现系统控制的基础,为了更好的分析计量阀的动态特性,本文介绍了系统辨识理论;对辨识的数据预处理,模型结构的选择,模型参数的辨识和模型的检验等各个部分进行了讨论和研究;分析了各个步骤的基本算法;并针对燃油计量阀的系统辨识的实现问题,在LabVIEW平台上研究并实现了系统辨识的一般步骤和算法;构建了基于PC的试验系统,完成了系统激励和数据采集的程序,获取了辨识的原始数据;并通过LabVIEW和Matlab的接口实现了最小二乘辨识算法,得到了计量阀的ARX模型参数;最后通过仿真对模型进行了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 燃气轮机燃油控制系统
• 1.2.1 燃油控制系统的发展
• 1.2.2 FADEC 技术简介
• 1.2.3 燃油控制系统的研究现状与展望
• 1.3 燃气轮机燃油计量系统
• 1.3.1 燃气轮机燃油控制策略
• 1.3.2 燃油计量系统的工作原理
• 1.3.3 燃油计量系统的研究现状
• 1.4 本文的主要工作和内容
• 第二章 燃油计量系统试验台的设计与应用
• 2.1 燃油系统介绍
• 2.1.1 LM2500 型燃气轮机燃油系统
• 2.1.2 GT13D3 型燃气轮机燃油系统
• 2.2 燃油计量系统试验台
• 2.2.1 试验系统设计与设备选型
• 2.2.2 燃油计量阀
• 2.2.3 试验台系统组成
• 2.2.4 系统测量与控制方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统辨识的理论研究和方法描述
• 3.1 系统辨识
• 3.1.1 辨识的基本概念
• 3.1.2 线性离散模型的辨识问题
• 3.1.3 辨识算法的基本原理
• 3.2 辨识的内容和步骤
• 3.2.1 数据预处理
• 3.2.2 结构辨识
• 3.2.3 参数辨识
• 3.2.4 模型验证
• 3.3 最小二乘法
• 3.3.1 最小二乘法的基本概念
• 3.3.2 最小二乘问题的算法
• 3.3.3 普通最小二乘问题的解
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于LABVIEW 平台的系统辨识应用
• 4.1 数据的发生与采集
• 4.1.1 数据采集系统的构成
• 4.1.2 数据采集原理和准则
• 4.1.3 数据采集方案的选择
• 4.2 LABVIEW 程序的开发
• 4.2.1 LabVIEW 简介
• 4.2.2 LabVIEW 系统辨识的数学模型
• 4.2.3 燃油计量阀激励试验及数据采集
• 4.2.4 燃油计量阀参数辨识实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文