面向不同任务类型耦合的航空发动机过渡态控制算法研究

【类型】会议论文

【作者】韩郑弘  薛焱洁  姜博  刘帅  王伟  白杰. 

【会议名称】第七届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十三届技术交流会论文集（第四册）

【日期】[2023

【关键词】 性能指标函数 权重函数 变权重 NOx 任务类型 附加任务 权重系数 控制算法 发动机模型

【摘 要】本文面向航空发动机过渡态控制中的多任务耦合情况,定义了一类除传统的推力响应任务、安全性任务外的附加任务,以实现一类可被合适的燃油流量输入所改善的发动机性能指标的优化,并依据附加任务对推力响应速度的促进作用或抑制作用将附加任务分为对推力响应任务具有积极影响的正向附加任务和消极影响的反向附加任务两类,同时设计附加任务类别判断方法。随后,针对难以与推力响应任务相兼顾的一类反向附加任务,本文提出了一种变权重状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation, SDRE)控制算法,建立含耦合状态变量权重系数的变权重性能指标指标函数以根据航空发动机过渡态中的状态变量实时调整控制算法参数,设计了一种基于遗传算法的参数寻优方法,该方法通过将所要求的控制系统调节时间作为惩罚项置于适应度函数中,得到可以表征状态变量和权重系数间映射关系的变权重函数的系数,从而得到优化后的变权重函数。通过对改变不同状态变量下权重系数所构成的性能指标函数进行求解,即可得到所需的过渡态控制率,以实现在不影响系统推力响应时间的情况下完成附加任务。以热力型NOx低排放控制为例对AGTF30型号发动机进行仿真,在某工况下,所提出的控制算法可以在不影响推力响应时间的情况下降低0.66%的NOx排放。