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

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استاد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

4 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

doi
10.22034/jmeut.2025.61609.3410
چکیده

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.