Dissertação

Mixture Ratio and Thrust Controloif a Liquid-Propellant Rocket Engine EVALUATED

Atualmente a maioria dos motores de foguetões europeus funcionam em anel aberto. Para obter uma determinada força propulsiva e rácio de consumo de combustíveis é necessário ajustar a secção das válvulas que controlam o caudal dos combustíveis antes de cada voo. Na prática, este procedimento limita o desempenho porque existem um conjunto de perturbações externas que atuam sobre o motor ao longo do voo, o que se traduz na deriva do ponto de equilíbrio. A dispersão e a imprevisibilidade associada a esta deriva têm um impacto negativo sobre a quantidade de combustíveis embarcados para assegurar o sucesso da missão. O presente trabalho implementa um controlador em anel fechado para o motor VINCI, tendo por objetivo assegurar a manutenção de um ponto de equilíbrio ótimo nominal assim como a transição para um regime a 70% da força propulsiva nominal. Primeiramente, obtém-se um modelo linear reduzido a cinco estados do ciclo termodinâmico expander, combinando uma abordagem analítica de linearização e um método de identificação de mínimos quadrados. Dois controladores PID são ajustados com base nos pares input-output que minimizam os efeitos de acoplagem. Modificações tais como feed-forward, anti-windup e tratamento das medidas dos sensores são realizadas de forma a respeitar as especificações. Simulações efetuadas no modelo não-linear indicam que um único controlador é suficientemente robusto para realizar a transição entre regimes. Este trabalho confirma a aplicabilidade de um controlador PID modificado a um motor naturalmente estável e estabelece a base para o estudo da dinâmica dominante de outros ciclos termodinâmicos.
VINCI, Ciclo termodinâmico expander, Controlo de força propulsiva, Controlo de rácio de mistura, PID

Novembro 23, 2016, 9:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

António Manuel dos Santos Pascoal

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado