[发明专利]一种暂冲式超声速风洞的连续变速压方法

权利要求书

1.一种暂冲式超声速风洞的连续变速压方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤1：根据风洞试验给定马赫数Ma确定给定前室总压初始值p_0ini，并预置主调压阀开度a₀＝f₀(Ma)，其中f₀(·)是由历史吹风数据拟合得到的以Ma为自变量的函数；

步骤2：步骤2：根据试验速压要求变化范围和变化轨迹，确定总压曲线p_0g(k)和总压变化速率v_p，k＝0,1,2…，并确定算法参数，且满足总压曲线初始值p_0g(0)等于步骤1所得的所述给定前室总压初始值p_0ini,即p_0g(0)＝p_0ini；

步骤3：开启主调压阀；

步骤4：根据步骤1所得的所述的前室总压初始值p_0ini和气压传感器实时测量的前室总压p₀(k)，利用单神经元网络PID+前馈补偿控制律计算主调压阀控制输出电压u(k)，此时执行机构驱动调压阀运动，进行前室总压闭环调节；

步骤5：待所述p₀(k)稳定在步骤1所得的所述p_0ini之后，向下位机发送步骤2所得的所述总压曲线p_0g(k)作为新的前室总压控制目标，并按步骤4同样利用单神经元网络PID+前馈补偿控制律对前室总压进行闭环调节；同时在此过程中实时采集风洞试验数据；

步骤6：待步骤4所得的所述p₀(k)依照步骤2所得的所述总压曲线p_0g(k)调节完成后，关闭主调压阀，试验完成；

所述连续变速压通过连续变总压实现；

所述算法参数包括神经元比例系数为K，积分、比例、微分的学习速率系数η_I、η_P和η_D；

所述利用单神经元网络PID+前馈补偿控制律进行闭环调节包含以下步骤：

a、将主调压阀建模为如下传递函数模型：

式中，s是拉普拉斯算子，Y(s)、U(s)分别是输出信号和输入信号的拉普拉斯变换；a,b,c为主调压阀的模型参数，分别代表加速度系数、速度系数和质量系数；首先基于历史吹风数据，通过模型辨识获取主调压阀模型参数a,b和c；

b、设定控制周期为T，神经元比例系数为K，积分、比例、微分的学习速率系数分别为η_I、η_P和η_D；

c、根据步骤2所得的所述总压曲线p_0g(k)和步骤4所得的所述前室总压p₀(k)，计算总压误差e(k)＝p_0g(k)-p₀(k)；

d、计算误差函数x_i(k),i＝1,2,3，其中

x₁(k)＝e(k)

x₂(k)＝e(k)-e(k-1)

x₃(k)＝e(k)-2e(k-1)+e(k-2)

e(k-j)代表当前控制周期之前的第j个控制周期的总压误差；

e、计算加权系数w_i(k),i＝1,2,3，其中

w₁(k)＝w₁(k-1)+η_Ie(k)u₁(k-1)x₁(k)

w₂(k)＝w₂(k-1)+η_Pe(k)u₁(k-1)x₂(k)

w₃(k)＝w₃(k-1)+η_De(k)u₁(k-1)x₃(k)

式中，w_i(k-1)上一控制周期的加权系数，u₁(k-1)为上一控制周期单神经元网络PID控制输出；

f、计算总加权系数

g、计算单神经元网络PID控制输出u₁(k)：

h、计算前馈补偿控制输出u₂(k)：

式中，代表p_0g(k)对时间的二阶导数，代表p_0g(k)对时间的一阶导数；

i、计算得到主调压阀控制输出电压u(k)：

u(k)＝u₁(k)+u₂(k)

j、返回c，继续循环，进行闭环控制。