طراحی و شبیه‌سازی یک کنترلر انتخابگر برای کنترل یک موتور میکروتوربوفن در ماموریت پرواز

موتورهای میکروجت به طور گسترده ای به‌عنوان پیشران سامانه های هوایی بکار گرفته می شوند. تبدیل این دسته از موتورها به فرم موتورهای میکروتوربوفن در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این امر بهبود مصرف سوخت ویژه و بالابردن مداومت پروازی و برد سامانه هوایی است. یک نکته مهم در دستیابی به موتورهای میکروتوربوفن، توسعه یک سامانه کنترلی جهت کنترل تراست و محدودیت‌های موتور با استفاده از امکانات و تجهیزات موتور میکروجت پایه است. در مقاله حاضر، طراحی یک کنترلر با ساختار انتخابگر برای یک موتور میکروتوربوفن تک‌محوره انجام می شود. باتوجه‌به اینکه کنترلر باید در شرایط پروازی عملکرد موثری در تامین تراست و حفظ قیود داشته باشد، یک ماموریت پروازی جامع برای موتور تعریف می شود. در ماموریت پروازی، درجه تراتل، عدد ماخ و ارتفاع سامانه تغییر کرده و شبیه سازی رفتار موتور برای دو دمای محیط انجام می گیرد. نتایج شبیه سازی کنترلر پیشنهادی با کنترلر pi مقایسه شده است. کنترلر pi اگرچه دستور تراست را دنبال می‌کند؛ اما به‌اندازه 4% از قید مربوط به‌دور موتور و به‌اندازه 6/7% از قید مربوط به دمای گاز خروجی تجاوز می کند. درحالی‌که کنترلر انتخابگر علاوه بر تامین دستور تراست، محدودیت‌های حاکم بر موتور را در شرایط پروازی حفظ می کند.

design and simulation of a selector controller to control a micro-turbofan engine in flight mission

microjet engines are widely used as propulsion system for aerial vehicles. the conversion of these engines into the form of micro-turbofan engines has received attention in recent years. this is due to improvement of specific fuel consumption and increasing the flight endurance and range of the aerial system. an important issue in achieving micro-turbofan engines is the development of a control system to control thrust value and engine limitations using the facilities and equipment of the baseline microjet engine. in the current paper، a controller with a selector structure is designed for a single-spool micro-turbofan engine. considering that the controller must have an effective performance in providing thrust and maintaining constraints in flight conditions، a comprehensive flight mission is defined for the engine. in the flight mission، the throttle degree، mach number and altitude are changed and the engine behavior is simulated for two ambient temperatures. the simulation results of the proposed controller are compared with the pi controller. although the pi controller follows the thrust command، it exceeds the engine speed constraint by 4% and the exhaust gas temperature constraint by 6.7%. while the selector controller، in addition to providing the thrust command، protects the engine constraints in flight conditions.