一種用于熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試的迭代學(xué)習(xí)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試的迭代學(xué)習(xí)控制方法，通過(guò)迭代學(xué)習(xí)控制，產(chǎn)生石英燈輻射式熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試過(guò)程中所需要的控制量。結(jié)合熱試驗(yàn)系統(tǒng)的特性，以調(diào)功器的輸入信號(hào)為系統(tǒng)的輸入；以被試件的溫度，作為系統(tǒng)的輸出；以被試件的熱流為系統(tǒng)的觀測(cè)變量；建立熱試驗(yàn)系統(tǒng)的單輸入單輸出迭代學(xué)習(xí)控制模型。通過(guò)試驗(yàn)系統(tǒng)輸出誤差和上一次調(diào)試得到的控制量，產(chǎn)生新的控制量，直至跟蹤誤差滿足熱試驗(yàn)所需要精度，停止調(diào)試，以當(dāng)前的控制量作為熱試驗(yàn)用控制量。
【專利說(shuō)明】一種用于熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試的迭代學(xué)習(xí)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于石英燈輻射式熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛行器在高超聲速飛行中，高速氣流流過(guò)飛行器時(shí)，氣流與飛行器表面產(chǎn)生強(qiáng)烈 摩擦，邊界層內(nèi)氣流損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使邊界層內(nèi)氣流溫度上升，即氣動(dòng)加熱。氣動(dòng) 加熱會(huì)使飛行器結(jié)構(gòu)的剛度下降，強(qiáng)度減弱，并產(chǎn)生熱應(yīng)力、熱應(yīng)變和材料燒蝕等現(xiàn)象，弓丨 起飛行器內(nèi)部溫度升高，使艙內(nèi)工作環(huán)境惡化。這種因氣動(dòng)加熱造成的飛行器結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì) 和材料制造工藝上的困難，稱為"熱障"。氣動(dòng)加熱是飛行器熱防護(hù)設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。 石英燈輻射式加熱方式在加熱時(shí)間、制作成本、仿形設(shè)計(jì)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為氣動(dòng)熱 試驗(yàn)的主要方式。
[0003]熱試驗(yàn)過(guò)程中，譜線是設(shè)計(jì)部根據(jù)飛行條件計(jì)算得到的。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需要提前把 該譜線調(diào)試好，即使目標(biāo)點(diǎn)的溫度和熱流能夠跟隨給定譜線變化?？焖贉?zhǔn)確的給出試驗(yàn)譜 線所需控制量，能夠縮短實(shí)驗(yàn)調(diào)試準(zhǔn)備周期，提高熱試驗(yàn)的有效性。PID控制策略廣泛應(yīng)用 于石英燈輻射式熱試驗(yàn)，但其控制性能取決于控制器的比例、積分、微分參數(shù)。石英燈輻射 式熱試驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性、大滯后的復(fù)雜系統(tǒng)。對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控 制方法很難取得良好的控制效果，尤其針對(duì)快速大范圍變化的譜線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了快速的給出石英燈輻射式熱試驗(yàn)譜線跟蹤所需控制量，本發(fā)明提供一種用于 石英燈輻射式熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試方法，通過(guò)迭代學(xué)習(xí)控制產(chǎn)生控制量，以便快速有效的 給出控制量，提高熱試驗(yàn)的性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：考慮到石英燈輻射式熱試驗(yàn)中用到 的譜線是由設(shè)計(jì)部預(yù)先給定的，其調(diào)試過(guò)程中保持不變，滿足迭代學(xué)習(xí)控制的軌跡固定不 變特性，采用迭代學(xué)習(xí)控制快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)譜線調(diào)試。
[0006]本發(fā)明進(jìn)行譜線跟蹤調(diào)試的步驟為：
[0007] 1)結(jié)合熱試驗(yàn)系統(tǒng)的特性，以調(diào)功器的輸入信號(hào)為系統(tǒng)的輸入u(t);以被試件的 溫度，作為系統(tǒng)的輸出y(t);以被試件的熱流為系統(tǒng)的觀測(cè)變量x(t);建立熱試驗(yàn)系統(tǒng)隨 時(shí)間t變化的單輸入單輸出迭代學(xué)習(xí)控制用狀態(tài)方程：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試的迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于：通過(guò)迭代學(xué)習(xí)控 制，產(chǎn)生石英燈輻射式熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試過(guò)程中所需要的控制量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的用于熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試的迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在 于：所選用的學(xué)習(xí)算子包括P型、D型、PI型、ro型、PID型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的用于熱試驗(yàn)譜線跟蹤調(diào)試的迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在 于包括以下步驟： 1) 結(jié)合熱試驗(yàn)系統(tǒng)的特性，以調(diào)功器的輸入信號(hào)為系統(tǒng)的輸入u(t);以被試件的溫 度，作為系統(tǒng)的輸出y(t);以被試件的熱流為系統(tǒng)的觀測(cè)變量x(t);建立熱試驗(yàn)系統(tǒng)隨時(shí) 間t變化的單輸入單輸出迭代學(xué)習(xí)控制用狀態(tài)方程：
式中，f和g是非線性函數(shù)； 2) 選擇迭代學(xué)習(xí)控制用學(xué)習(xí)算子<P，可以是P型、D型、PI型、ro型、PID型； 3) 第一次調(diào)試過(guò)程中，在給定譜線yd(t)狀態(tài)下，系統(tǒng)的初始誤差e(l(t)表示為：
本次學(xué)習(xí)控制量111(〇可表示為：
4) 譜線跟蹤誤差ei(t)可表示為：
其中，yjt)為第一次學(xué)習(xí)調(diào)試時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出； 5) 判斷跟蹤誤差是否滿足熱試驗(yàn)所需要精度，若滿足，則停止調(diào)試，進(jìn)入8);若不滿足 精度需求，進(jìn)入6); 6) 結(jié)合跟蹤誤差和上一次學(xué)習(xí)調(diào)試得到的控制量，進(jìn)行本次學(xué)習(xí)調(diào)試產(chǎn)生的控制量。 其中，第k次學(xué)習(xí)的控制量uk(t)可表示為：
式中，UhU)為第k-1次學(xué)習(xí)調(diào)試時(shí)的控制量。e^t)為第k-1次學(xué)習(xí)調(diào)試時(shí)的跟蹤 誤差； 7) 判斷跟蹤誤差是否滿足熱試驗(yàn)所需要精度，若滿足，則停止調(diào)試，進(jìn)入8);若不滿足 精度需求，進(jìn)入6); 8) 保存當(dāng)前的控制量，以當(dāng)前的控制量作為熱試驗(yàn)用控制量； 9) 結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK104483834SQ201410587783
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王德成, 蘭天一, 李國(guó)豪, 林輝 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)