28、机场管道加油压力控制与电加热炉温度控制策略解析

机场管道加油压力控制与电加热炉温度控制策略解析

1. 机场管道加油系统数学模型与模糊 PID 控制

机场管道加油系统有着独特的特性，其总流量可以用公式表示：
$Q_H = 2Q_1 + Q_2 = 2\frac{S}{H - H_f} + \frac{S}{kH - H_f}$ （7）
这里的 $S$ 和 $H_f$ 分别代表泵的虚拟内部损失因子和管道的水力阻力系数。由于加油过程中加油口的开闭会改变管道结构，且水力梯度曲线呈抛物线形状，所以加油系统具有非线性特征。

为了简化管道系统的动态特性，像阀门、过滤器和流量计等单元的局部阻力可以通过等效长度直管的摩擦损失来计算，此时管道的水力阻力系数可表示为：
$\lambda_f = \frac{H}{(L + L_{eo})Q^2}$ （8）
其中，$L$ 是管道长度，$L_{eo}$ 是等效直管长度，$\lambda_e$ 是等效阻力系数。假设管道参数为 $\lambda = 0.022$，管径 $d = 250mm$，则 $\lambda_e = 2.8×10^{-3}$。

在管道水平不变的情况下，根据伯努利方程可得：
$H = \frac{p}{\rho} + H_f$ （9）
其中，$p$ 是加油位置的压力，$\rho$ 是燃油的比重。通过公式（7）、（8）和（9），可以大致描述加油系统的数学模型。

模糊 PID 控制结合了模糊控制和 PID 控制，常见的类型有 CRI - I 模糊控制和参数自调整模糊 PID 控制。在参数自调整模糊 PID 控制器中，PID 控制器的系数由模糊控制器实时调整，具有超调小、鲁棒性强和动态特性好等优点。

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