固体火箭冲压发动机(固冲发动机)因其多方面的优越性能而被广泛应用于各类超声速飞行器中,尤其是在战术导弹上的应用更为突出。燃气发生器作为贫氧推进剂一次燃烧的场所,其能否进行燃气流量控制是决定发动机性能优劣的一项关键技术。具有流量可控功能的固冲发动机可实现大空域、宽马赫数和大攻角飞行,已引起各军事大国的高度重视。本文针对滑盘阀式变流量燃气发生器,围绕燃气流量控制原理、燃气流量控制系统设计、控制系统的建模与特性分析、流量负调的产生机理和影响因素的分析、控制系统的控制算法设计及燃气流量控制系统的实验等方面展开研究。(1)滑盘式变流量燃气发生器燃气流量控制原理研究。针对此燃气发生器进行了控制系统的设计,包括驱动阀体转动的电动执行机构设计、嵌入式硬件平台的搭建与制作、嵌入式软件设计以及上位机采集系统设计,并通过实物平台验证了控制系统的可行性。(2)燃气流量可调燃气发生器稳态模型与动态模型研究。从建立的模型可知该系统为强非线性时变系统。对模型进行了动静态特性的仿真研究,指出了燃速非线性是主要的非线性因素,自由容积的时变性是主要的时变性因素。同时,从仿真结果发现燃气流量控制过程中会伴有负调现象发生。(3)负调现象对系统影响研究。为探究减小燃气负调量的方法,从流量控制原理和负调的定义出发,通过建立负调模型,分析了流量负调产生的根本原因、直接原因,以及负调的起始和终止条件,并基于研究结果分析了负调量的影响因素。算例仿真结果证明,提出的负调理论是正确的,为算法的设计提供理论依据。(4)控制系统的控制算法设计。无刷直流电机位置控制器参数优化设计,利用核极限学习机来辨识位置控制器参数与电机响应性能之间的非线性模型,以此模型为优化对象,利用人工蜂群算法优化控制器参数。传统PID控制器不适用于非线性时变系统,因此本文在考虑抑制负调量的前提下为提高燃气流量调节系统的控制效果,创新性地提出模糊TD-PID控制算法,并使用传统的PID控制器与所设计的控制器分别对系统大偏离非线性模型进行仿真,结果表明提出的算法更适合燃气流量控制系统。(5)燃气流量控制实验验证系统设计及实验研究。设计了实验方案并进行了发动机点火实验,详细地分析了实验结果,验证了理论研究的正确性,为后续的研究提供了有价值的参考。