基于SQP方法的航空发动机过渡态最优控制研究

【类型】学位论文

【作者】胡欢 

【关键词】 航空发动机 非线性最优化 过渡态控制 SQP方法 过渡态性能优化

【摘要】当航空发动机部分或全部性能变量随时间变化时,就进入过渡态工作。发动机的过渡状态包括起动过程、加速过程、减速过程等。过渡态性能直接关系到飞机起飞,加速飞行,机动飞行等性能的好坏。航空发动机过渡态控制涵盖了若干不同稳态点的转速范围,本质上属于非线性控制。而目前解决该类问题的一般方法是利用非线性最优化方法。文中研究的SQP方法就是非线性最优化方法中的一种。本文以航空发动机过渡态最优控制为主线,研究了SQP方法在发动机加/减速控制中的应用、发动机工作极限对加速控制的影响和飞行包线内的加速控制规律的获得。SQP方法是一个静态方法而航空发动机加/减速过程是一个动态过程。本文解决该问题的具体做法是:在每一个迭代点将目标函数和约束函数离散化,利用SQP方法求出每一迭代点的最优控制量,将每一个迭代点的最优控制量组合起来,得到整个加/减速过程的最优控制律。仿真结果表明SQP方法能有效改善发动机加/减速性能。涡轮前温度和喘振裕度的改变会影响航空发动机的加速性能。改变航空发动机涡轮前温度和喘振裕度的限制条件并利用SQP方法进行了仿真运算。结果表明,利用SQP方法得到的加速规律,能够有效应对航空发动机遇到的各种紧急情况。为了得到飞行包线内的加速规律,本文以高度和马赫数来划分飞行包线,分别求取不同飞行条件下的加速规律。将所有的加速规律组合到一起,选取满足所有飞行条件的加速规律即获得飞行包线内的加速规律。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王继强

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