طراحی و مدل‌سازی کنترلگر دوسطحی fuzzy-pid با استراتژی min-max برای مدل ترمودینامیکی موتور توربوجت یک جت آموزشی

در این پژوهش یک مدل‌سازی دقیق از رفتار ترمودینامیکی موتور توربین گاز هوایی با کاربرد در جت آموزشی انجام شده است که در آن دینامیک حجم، دینامیک شفت و اثرات تغییر ارتفاع و عدد ماخ لحاظ شده ‌است. برای دستیابی به حفظ موتور در بازه‌ عملکردی مطلوب، کنترلگر دوسطحی هیبریدی فازی -pid  برای کنترل موتور توربوجت در محیط نرم‌افزاری باهدف بررسی اثربخشی روش طراحی صورت‌گرفته است. این کنترلگر تمامی رفتار ترمودینامیکی غیرخطی و تغییرات عدد ماخ/ارتفاع را به طور مطلوب کنترل می‌کند. حلقه حفاظتی برای محافظت در مقابل خاموشی موتور، افزایش شدید دما و واماندگی با استفاده از استراتژی min-max با کنترلگر جفت شده است که پاسخ کنترلگر را به موتور می‌رساند و از آسیب‌دیدن موتور جلوگیری می‌کند. این مدل توانایی شبیه‌سازی عملکرد موتور در هر دو شرایط گذرا و پایا را دارد. پس از اعتبارسنجی مدل با استفاده از نرم‌افزار gasturb 13 که بیشترین خطای آن %8.76 است، نتایج شبیه‌سازی حاکی از توانمندی کنترلگر هیبریدی دوسطحی در سناریوهای مختلف پروازی بر اساس میانگین زمان نشست %26 کوتاه‌تر، زمان برخاست %21.5 کوتاه‌تر و نداشتن خطای ماندگار در مقایسه با کنترل متداول pid است.

design and modeling of two-level fuzzy-pid controller with min-max strategy for the thermodynamic model of trainer turbojet engine

in this research, an accurate modeling of the thermodynamic behavior of a gas turbine for a trainer jet engine has been developed, considering volume dynamics, shaft dynamics, and the effects of altitude and mach number changes. in order to maintain the engine within the acceptable operational range, a two-level fuzzy-pid controller has been designed to control the turbojet engine in asoftware environment aimed at examining the effectiveness of the designed method. this controller effectively controls all nonlinearthermodynamic behaviors and mach/altitude variations. additionally, a protective loop has been implemented to safeguard againstengine shutdown, extreme temperature increase, and surge using a min-max strategy with a paired controller that communicates thecontroller response to the engine and prevents engine damage. this model has the capability to simulate engine performance in bothtransient and steady-state conditions. after validating the model using gasturb 13 software, with a maximum error of 8.76%,simulation results indicate the capability of the hybrid two-level controller in different operation conditions, resulting in an average26% shorter settling time, 21.5% shorter rise time, and no permanent error compared to pid control.