Identificación NARMAX basada en control en bucle cerrado de la separación de flujo sobre el perfil aerodinámico NACA 0015
Autores: Obeid, Sohaib; Ahmadi, Goodarz; Jha, Ratneshwar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Identificación NARMAX basada en control en bucle cerrado de la separación de flujo sobre el perfil aerodinámico NACA 0015
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Algoritmo de control
Separación de flujo turbulento
Perfil aerodinámico NACA 0015
Actuadores de chorro sintético
Técnica NARMAX
Control en bucle cerrado.
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Se presenta un algoritmo de control en lazo cerrado para la reducción de la separación del flujo turbulento sobre un perfil aerodinámico NACA 0015 equipado con actuadores de chorro sintético en el borde de ataque. Se utilizó un enfoque de identificación de sistemas basado en la técnica de Promedio Móvil Auto-Regresivo No Lineal con entradas Exógenas (NARMAX) para predecir la dinámica no lineal del flujo de fluido y para el diseño del sistema de control. Se realizaron simulaciones numéricas basadas en las ecuaciones URANS a un número de Reynolds de 106 para diversas incidencias del perfil aerodinámico con y sin control en lazo cerrado. El modelo NARMAX para el flujo sobre un perfil aerodinámico se basa en los datos de presión estática, y el actuador de chorro sintético se desarrolla utilizando un modelo de flujo incompresible. El modelo de identificación NARMAX correspondiente desarrollado para los datos de presión es no lineal; por lo tanto, se utiliza la técnica de función descriptiva para linearizar el sistema dentro de su rango de frecuencia. Se utiliza un filtro de paso bajo para obtener valores de estado cuasi-lineales, lo que ayuda en la aplicación de técnicas de control lineales. La señal de referencia significa la condición de un flujo completamente re-adherido, y se determina en función de la linearización de la señal original durante el control en lazo abierto. El diseño del controlador sigue la técnica estándar proporcional-integral (PI) para el sistema de entrada única y salida única. La respuesta resultante en lazo cerrado sigue el valor de referencia y conduce a mejoras significativas en la respuesta transitoria sobre el sistema en lazo abierto. El controlador NARMAX mejora el coeficiente de sustentación de 0.787 en el caso no controlado a 1.315 en el caso controlado, con un aumento del 67.1%.
Descripción
Se presenta un algoritmo de control en lazo cerrado para la reducción de la separación del flujo turbulento sobre un perfil aerodinámico NACA 0015 equipado con actuadores de chorro sintético en el borde de ataque. Se utilizó un enfoque de identificación de sistemas basado en la técnica de Promedio Móvil Auto-Regresivo No Lineal con entradas Exógenas (NARMAX) para predecir la dinámica no lineal del flujo de fluido y para el diseño del sistema de control. Se realizaron simulaciones numéricas basadas en las ecuaciones URANS a un número de Reynolds de 106 para diversas incidencias del perfil aerodinámico con y sin control en lazo cerrado. El modelo NARMAX para el flujo sobre un perfil aerodinámico se basa en los datos de presión estática, y el actuador de chorro sintético se desarrolla utilizando un modelo de flujo incompresible. El modelo de identificación NARMAX correspondiente desarrollado para los datos de presión es no lineal; por lo tanto, se utiliza la técnica de función descriptiva para linearizar el sistema dentro de su rango de frecuencia. Se utiliza un filtro de paso bajo para obtener valores de estado cuasi-lineales, lo que ayuda en la aplicación de técnicas de control lineales. La señal de referencia significa la condición de un flujo completamente re-adherido, y se determina en función de la linearización de la señal original durante el control en lazo abierto. El diseño del controlador sigue la técnica estándar proporcional-integral (PI) para el sistema de entrada única y salida única. La respuesta resultante en lazo cerrado sigue el valor de referencia y conduce a mejoras significativas en la respuesta transitoria sobre el sistema en lazo abierto. El controlador NARMAX mejora el coeficiente de sustentación de 0.787 en el caso no controlado a 1.315 en el caso controlado, con un aumento del 67.1%.