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배경욱(Kyoungwook Bae),민찬오(Chanoh Min),천봉규(Bongkyu Cheon),이창용(Changyong Lee),이대우(Daewoo Lee) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.3
항공기용 터보팬 엔진의 성능이 이륙과 같이 급격하게 변하는 상황일 때 압축기에서 서지현상이 발생할 수 있는데, 본 논문에서는 이를 방지하는 것을 목적으로 한다. 제안된 시스템은 연료유량을 개루프 명령으로 생성하고, 가변 안내익을 폐루프로 설계하여 터보팬 엔진에 대한 제어시스템을 고전적인 PID제어기와 퍼지 추론 기법을 적용하여 설계하였다. 시뮬레이션은 SIMULINK를 이용하였는데, 제어로직 구성을 위한 동역학적 모델링은 NPSS(엔진해석프로그램)와 SIMULINK를 연동시켜주는 SIMUNLINK BLOCK인 NPSS S-function을 설계하여 이용하였다. 그리고 시뮬레이션 결과로 PID와 Fuzzy 모든 방법에 있어 VIGV의 제어결과로 서지현상을 방지할 수 있음을 증명하였다. Surge phenomenon can be occurred in a compressor when the performance of turbofan engine for an aircraft is changed considerably such as take-off phase. This study is aimed to avoid surge phenomenon. This paper propose the PID and Fuzzy control System for the turbofan engine with control inputs, the VIGV(Variable Inlet Guide Vane) in closed loop, and the fuel mass flow in open loop. We design the Dynamic modeling, NPSS S-function, which is connection block of simulink between NPSS(Engine analysis program) and Simulink. Finally, we certify the performance to prevent a serge phenomenon in the VIGV control system using the both methods, PID and fuzzy.
배경욱(Kyoungwook Bae),김상조(Sangjo Kim),한동인(Dongin Han),민찬오(Chanoh Min),이대우(Daewoo Lee) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.7
항공기용 터보팬 엔진에서 압축기 성능이 단 시간에 변화가 클 경우, 이를테면 항공기가 이륙하는 상황에서와 같이 엔진 회전속도(RPM)를 공회전(idle) 상태에서 최대로 증가 시킬 때, 항공기의 엔진 성능이 급격하게 변화하므로 압축기 내에서 서지현상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 서지현상 발생 방지를 그 목적으로 하였다. Simulink를 이용하여 특정 상황에서 압축기 내에 일어나는 동적 움직임을 모사하였다. 연료유량을 입력값으로 하고 그에 따른 RPM, 공기유량은 전달함수로 나타냈으며, NPSS를 통해서 획득한 압축기 성능 맵을 통해 서지마진을 출력하였다. 서지마진을 기준 값 10%와의 차이를 PD제어하여 IGV(Inlet Guide Vane)각을 변화시킴으로써 즉, VIGV를 이용하여 압축기 내의 서지라인과 운용점 사이의 마진을 증가시켜 서지현상이 발생하는 것을 방지하였다. Surge phenomenon can be occurred in a compressor when compressor performance of turbofan engine for an aircraft is changed considerably in a short time on the cases like take-off phase and changing of RPM from idle to maximum, because performance of aircraft engine is changed suddenly. This study is aimed to avoid surge in a compressor. Dynamic simulation in a compressor is modeled by simulink in specific condition. Fuel flow is control input, rpm and air mass flow are expressed in terms of transfer function. Surge margin is obtained by using compressor performance map from NPSS. VIGV(Variable Inlet Guide Vane) is controlled by PD controller with difference between surge margin and reference. Finally this paper verifies IGV can prevent surge phenomenon in a compressor.