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Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

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Title: Utilização do programa Labview para desenvolvimento de um controle proporcional mais integral de rotação numa bancada de ensaios de um motor turbo-jato
Authors: Gibrail, Gustavo Brito
metadata.dc.contributor.advisor: Barbosa, João Roberto
Monteiro, José Francisco de Castro
Andraus, Cristiane Aparecida Martins
Keywords: Motores turbojato
Banco de ensaios
Ensaios de rotação
DGPM knowledge areas: Aeronáutica
Issue Date: 2006
Publisher: Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA)
Description: Está atualmente em projeto na Sub-divisão de Propulsão do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE / ASA-P) um motor do tipo turbo-jato de pequena potência. Paralelamente a este projeto, será construído um banco de ensaios para avaliar o desempenho dos protótipos produzidos e sua conformidade com as características desejadas no projeto. È desejado que este banco disponha de dois sistemas: sistema de aquisição de dados e sistema de controle automatizado, que utilizarão o programa Labview e placas de aquisição de dados, produzidos pela empresa National Instruments. O presente trabalho de graduação foca o controle da rotação, atuando na quantidade de combustível injetada na câmara de combustão. Para executar tal tarefa foram desenvolvidos dois programas no ambiente LabView, ambos utilizando um algoritmo de controle proporcional mais integral (PI), que busca promover acelerações suaves, porém não muito lentas, para qualquer valor final de rotação desejado. Além disso, o controle deve respeitar os limites de aceleração impostos pelo comportamento transiente do motor, que pode se tornar perigoso dependendo da taxa de aceleração do mesmo, devido aos limites impostos pelo mapa de funcionamento do compressor. A diferença entre os dois programas está na forma com que conseguem a gradação na elevação da rotação, tendo em vista que um controle PI simples é indiferente ao valor final desejado quanto aos tempos característicos. O primeiro é baseado na colocação de referências intermediárias de rotação e o segundo utiliza um escalonamento dos parâmetros de controle PI, de acordo com as faixas de rotação em que se está no momento. Foi deduzido o equacionamento da malha de controle, utilizando uma modelagem da dinâmica do motor e as funções de transferência para o caso de um controle PI simples. Tal fato contribuiu para deduzir as expressões analíticas da evolução temporal da rotação, posteriormente comparadas com as curvas geradas pelos algoritmos criados nesta pesquisa. O trabalho contém um número significativo de simulações, que permitem a comparação com resultados teóricos esperados e a avaliação da qualidade dos mecanismos criados para se conseguir uma taxa satisfatória de elevação da rotação.
Abstract: A low-power-turbo-jet-engine project has been planned in the Propulsion Subdivision at the Institute of Aeronautics and Space (IAE/ASA-P). Another project, a test facility, will be developed to evaluate the performance of the prototypes produced and their adequacy with the characteristics desired in the study. This bank is demanded to provide two systems: a data acquisition system and an automated control system, able to use the LabView program and the boards data acquisition, both produced by National Instruments Company. This undergraduation research focuses on the rotation control, that acts in the amount of fuel injected into the combustion chamber. To execute such experience, two programs in LabView ambient were developed, both of them using the Proportional Integral Control (PI), that seeks to make smooth, but not so slow accelerations, to every final value rotation desired. Besides this, the control is supposed to follow the acceleration limits imposed by the engine ́s transient behaviour, which may become harmfull, depending on its rate of acceleration, due to the limitations imposed by the compressor ́s operating map. The difference between the two programs consists in the way they obtain the gradation level during the rotation rise, considering that PI control is indifferent to the final value in relation to the standard lengh of time. The first program consists in setting intermediate reference rotation and the second one uses the alternation of PI control parameters, according to the rotation level at a specific moment. The control loop equationing was solved, by using a modelling of the engine’s function and the transfer functions in case of a simple PI control. This point contributed to deduce the analytical expressions related to the rotation ́s time evolution, later compared to the curves generated by the algorithms developed in this study. This research presents a significative amount of simulations about the cases presented that enable the comparison with the theoretical results expected and the evaluation of the mechanisms created to obtain a satisfactory rise of the rotation rate.
Access: Open access
URI: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/845763
Type: Bachelor thesis
Appears in Collections:Aeronáutica: Coleção de Trabalhos de Conclusão de Curso

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