طراحي و شبيه سازي كنترل پيش بين مدل براي كنترل سوخت موتور توربوجت موشك

Design and Simulation of Model Predictive Control for Turbojet Engine Fuel Control of The Missile

در اين مقاله، طراحي و شبيه سازي كنترل پيش­بين مدل براي كنترل سوخت موتور توربوجت موشك انجام شده است. قيود عملكردي و ساختاري موتور، چالشي براي طراحي كنترل­كننده ايجاد مي­كند. سيستم كنترل بايد اطمينان دهد كه موتور در شرايط سلامت كامل كار مي‌كند؛ يعني بدون فرارفت سرعت شفت، استال كمپرسور، خاموشي محفظه­ احتراق، فرارفت دماي توربين و غيره. در اين راستا نياز به كنترل­كننده­اي است كه بتواند اين قيود را ضمن به ­دست آوردن سيگنال كنترل مناسب لحاظ كند. به ­همين دليل، با استفاده از كنترل پيش­بين مدل و همچنين در نظر گرفتن محدوديت پارامترهاي مختلف مانند سرعت دوراني، دماي ورودي به توربين، حاشيه­ استال كمپرسور و غيره، كنترل سوخت موتور توربوجت براي يك مدل خطي از اين موتور در يك نقطه­ عملكردي، مورد بررسي قرار گرفته ­است. در پايان نتايج عملكرد اين كنترل­كننده، با نتايج حاصل از كنترل­ كننده Min-Max مقايسه و نشان داده ­شد كه، در كنترل پيش­بين نسبت به كنترل­ كننده Min-Max، علاوه بر توليد سيگنال كنترلي بهينه، تمامي قيود در محدوده­ موردنظر قرار گرفته­اند.

In this article, Design and simulation of model predictive control for turbojet engine fuel control of the missile has been proposed. Operational and structural constraints of the engine are controller design challenges. The control system must make sure that the engine always works in full health condition, i.e. without acceleration of the shaft speed, staling compressor, ignition of the combustion chamber, turbine temperature increase etc. In this regard, a controller is needed which can take into account these constraints while obtaining a suitable control signal. Using the model predictive control as well as taking into the account the limitations of various parameters such as rotational speed, turbine inlet temperature, stalactite compressor, etc. the control of turbojet engine fuel for a linear model of this engine at a functional point has been investigated. In the final section, the performance results of this controller has been compared with the results of Min-Max controller and indicated that in the predictive control, in addition to producing optimized the optimal control signal, all constraints are in the desired range.