某型涡扇航空发动机建模方法的研究

【类型】学位论文

【作者】程兴齐 

【关键词】 航空,航空发动机,航天推进系统,状态空间模型,数字电子控制器

【摘要】本课题来源于航空推进技术验证计划（APTD-0901）发动机数控系统总体与软件技术的验证：建立某型涡扇航空发动机的状态空间模型，并开展控制系统H∞控制器和鲁棒PID控制器设计研究及其工程应用的子项目。 本论文完成了某型航空发动机的状态空间模型参数规律的研究，并利用线性插值方法得到了指定的状态空间模型，在多种情况下进行了验证。 对在求取某型发动机状态空间模型之中耗费大量时间和精力，运用修正后的状态空间模型，计算得到的以某型涡扇发动机飞行包线内的间隔高度为0.1km，马赫数为0.1Ma的准确数学模型的基本网格，基于线性插值方法，开发出了可求包线内任一点的发动机模型并且不改变原有发动机状态空间模型的QM软件。为说明所得到的发动机模型可以应用于控制器设计，用Chien-Hrones-Reswick整定算法公式对QM软件计算出的包线内15个点的发动机模型，进行了PID控制器设计，并使用Simulink进行建模仿真，进行了对比及验证。从仿真结果可以得出：该QM软件计算出的包线内任一点的发动机模型可以用于发动机控制器的设计，而且所设计的控制器也可以对其周围的点进行控制，使之稳定且控制效果良好。本论文的意义在于根据修正后的某型涡扇发动机的状态空间模型，建立飞行包线内准确模型基本网格，可以满足工程需要随时提取发动机模型系统矩阵参数，节约了大量的建模时间，在航空发动机状态空间模型获取方面作出了有益的探索，最重要的是在不影响发动机模型精度的前提下，对于实时建模，动态及半物理仿真具有重要的工程意义。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王曦

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