航空发动机多变量鲁棒控制

作者： 李秋红   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： ZP/LTR控制   用户界面设计   LQG/LTR控制   拟合法建模  

描述： 该文围绕航空发动机多变量鲁棒控制这一主题,开展了系统而学入的研究,所取得的研究成果均具有工程实用价值.该文研究了采用拟合法建立某型涡喷发动机状态变量模型,为多变量鲁棒控制器的设计提供了精确的数学模型;研究了常规和降阶LQG/LTR设计方法, 与常规LQG/LTR设计?

航空发动机智能鲁棒控制研究

作者： 李秋红   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　鲁棒控制　　智能控制　　直接推力控制　　推力估计　　解耦控制  

描述： 随着对航空发动机性能要求越来越高,航空发动机控制已向多变量、智能、鲁棒控制等先进控制方式发展。而鲁棒控制能克服模型的不确定性,在非设计点也具有令人满意的性能,在航空发动机控制中具有良好的应用前景。将鲁棒控制和智能控制算法相结合,优化控制器参数,可以进一步减少回路之间的耦合,提高系统性能。本文围绕航空发动机智能多变量鲁棒控制这一主题,研究了航空发动机建模,鲁棒控制器智能参数优化方法,智能推力估计和控制方法,最后通过控制结构分析设计了航空发动机四变量分块解耦控制系统,并进行了数字仿真和半物理仿真验证。论文首先建立了某型航空动机非线性部件级模型,为论文的研究工作提供了仿真平台。提出了基于智能优化的航空发动机状态变量模型建立方法,避免了传统拟合法公式推导的复杂性和对系统模态的要求,并将粒子群优化算法与最小二乘优化算法相结合,实现了航空发动机四输入系统状态变量模型的建立,提高了高阶系统建模的精度。在多变量鲁棒控制系统设计中,提出了基于参考模型的智能参数优化方法,用于航空发动机转速控制系统,避免了基于性能指标加权优化中,性能指标与其权重没有明确对应关系的缺点,使系统具有明确的性能要求。设计了基于小波神经网络的航空发动机PID转速控制系统和解耦ALQR转速控制系统,提高了系统性能。提出了基于控制结构设计的模型逆控制方法,用于航空发动机直接推力控制系统。研究了推力估计的神经网络、支持向量机算法、Kalman跟踪滤波方法,并提出了基于控制器的跟踪滤波推力估计方法。采用神经网络逆模型和线性逆模型,结合PI控制算法,进行了推力控制研究。仿真结果表明推力估计和控制效果良好。论文最后研究了航空发动机四输入鲁棒控制系统的控制结构设计方法,分析了四变量航空发动机控制系统中控制变量和被控制变量之间的单调性,提出了基于LQ/H∞的分块解耦控制算法,并通过数字仿真和半物理仿真验证了算法的有效性。

基于简化逆模型的航空发动机PI控制

作者： 姜殿文   李秋红   来源： 2011 International Conference on Aerospace Engineering and Information Technology(AEIT 2011) 年份： 2016 文献类型 ： 会议论文 关键词： 航空发动机　　逆模型　　比例积分　　解耦  

描述： 论文针对航空发动机推力控制系统,根据系统线性模型逆的存在条件,采用开环灵敏度分析的方法选定发动机压比、推力构成双输入双输出控制系统,并建立了系统的逆模型,继而以逆模型作为解耦装置,利用比例积分控制。非线性仿真表明,该控制方法取得良好的控制效果,并以逆模型作为解耦装置的纯积分控制方法,积分系数为系统的带宽,系统参数设置和控制器形式简单,实现了无超调、无静差的快速跟踪。

基于神经网络和卡尔曼滤波器的航空发动机传感器故障诊断研究

作者： 张高钱   李秋红   任冰涛   来源： 2013年首届中国航空科学技术大会 年份： 2016 文献类型 ： 会议论文 关键词： 航空发动机　　传感器　　故障诊断　　神经网络　　卡尔曼滤波器  

描述： 误差小于1％，满足故障诊断与信号重构的要求。该系统可实现对发动机全状态、全工况下的单传感器及多传感器漂移或偏置故障的诊断，并能够实现传感器的信号重构。

于神经网络和卡尔曼滤波器的航空发动传感器故障诊断研究

作者： 张高钱   李秋红   任冰涛   来源： 全面建成小康社会与中国航空发展——2013首届中国航空科学技术大会 年份： 2016 文献类型 ： 会议论文 关键词： 航空发动机　　传感器　　故障诊断　　神经网络　　卡尔曼滤波器  

描述： 针对航空发动机常见的传感器故障问题,本文设计了一种基于BP(BackPropagation)神经网络与Kalman滤波器组合的传感器故障诊断系统。以飞行条件和主燃油为输入,诊断系统能够预测出发动机传感器信号,将预测信号与传感器信号对比得到偏差量,采用阈值判别法,得到传感器故障诊断结果。以某型涡扇发动机为对象进行的仿真结果表明,该系统在发动机稳态、动态及部件发生性能蜕化情况下的传感器预测输出最大误差

基于微分进化算法的航空发动机模型修正

作者： 朱正琛   李秋红   王元   潘鹏飞   来源： 航空发动机 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 拉夫逊迭代算法　　部件特性修正　　折线式交叉变量　　性能仿真模型　　航空发动机   微分进化算法　　牛顿  

描述： 为了提高航空发动机性能仿真模型精度,采用微分进化算法对发动机部件特性进行修正。对微分进化算法进行改进,提出折线式交叉变量变化方式,提高了算法的寻优能力。提出变步长牛顿-拉夫逊迭代算法,基于平衡方程残差范数变化趋势,改变牛顿-拉夫逊算法迭代计算步长,提高了模型的收敛性和收敛速度。在设计点,对各部件特性、引气系数、总压恢复系数进行修正,使修正后的模型输出与试验数据相匹配。仿真结果表明:改进后的牛顿-拉夫逊迭代算法收敛性更强、计算速度更快,修正后的各输出参数的最大建模误差减小到1.3762%,满足建模误差需求。

航空发动机燃油系统执行机构故障诊断及验证

作者： 潘阳   李秋红   姜洁   刘立婷   来源： 航空发动机 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 燃油系统　　执行机构　　传感器　　故障诊断　　自校正BP网络　　数学模型　　航空发动机  

描述： 研究了基于执行机构模型以及发动机逆模型的发动机燃油系统执行机构及其传感器故障诊断方法。基于发动机半物理仿真试验台试验数据建立执行机构小闭环传递函数模型,通过二次多项式拟合将油针位置转换为燃油流量。提出基于自校正在线训练神经网络算法建立发动机逆模型,以离线训练网络参数初始化在线系统,基于阈值更新网络参数,并对学习速率进行自校正,以提高算法的泛化能力及收敛速度。对比执行机构模型输出、发动机逆模型输出与LVDT传感器测量位移换算得到的燃油流量,基于阈值判断故障状态。在T700涡轴发动机半物理仿真试验平台上进行试验,实现了在发动机额定及各种性能退化状态下,执行机构及其传感器漂移和偏置故障的准确诊断及定位,验证了算法的有效性。

基于DMOM算法的航空发动机性能寻优控制

作者： 王元   李秋红   黄向华   来源： 航空动力学报 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机　　性能寻优控制　　分散迁移优化算法　　最小油耗寻优控制　　全局最优解  

描述： 提出一种分散迁移优化算法(DMOM),可实现多峰值优化问题的全局最优解搜索.该算法通过随机选择参考粒子,不断迁移搜索自身所处区域峰值点,再通过分散操作排除局部最优点,重新生成新个体,可快速搜索到全局最优区域.将DMOM应用于航空发动机性能寻优控制仿真,结果表明:在最小油耗和最低涡轮温度模式下,DMOM的寻优速度相比遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)提高了2倍以上;同时DMOM的优化精度相比自组织迁移算法(SOMA)提高了60%以上,相比可行性序列二次规划(FSQP)算法提高了20%以上.验证了DMOM相比其他优化算法有更强的跳出局部最优的能力,在航空发动机最小油耗和最低涡轮温度这类多峰值寻优问题中具有明显的优势.

基于Broyden算法的航空发动机气路故障诊断

作者： 潘阳   李秋红   王元   来源： 推进技术 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： Kalman滤波器   航空发动机   气路故障诊断   涡轴发动机   Broyden算法  

描述： 针对基于Kalman的故障诊断算法响应速度慢、多故障诊断及非设计点诊断精度低的问题,提出一种基于改进Broyden算法求解方程组的航空发动机气路故障诊断方法。针对涡轴发动机,以模型输出跟踪发动机输出为准则确定3个方程,结合发动机模型中的2个平衡方程,构建气路故障诊断方程组,通过改进Broyden算法求解方程组以获得部件性能退化因子及模型猜值。数字仿真结果表明,所提出的基于Broyden算法求解方程组的航空发动机气路故障诊断方法,在包线内的单故障和多故障诊断稳态误差均小于0.35%,且诊断过程算法单步运行最大耗时小于2ms,具有良好的实时性,远优于Kalman滤波方法,验证了算法的先进性。

STOVL飞机发动机多变量控制方法

作者： 庞淑伟   李秋红   任冰涛   张海波   来源： 航空动力学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 负载前馈   短距起飞/垂直降落   多变量控制   工作模式切换   分块解耦  

描述： 短距起飞/垂直降落(STOVL)飞机发动机已采用多变量控制方法。基于鲁棒稳定性和条件数分析、块相对增益矩阵分析,对STOVL飞机发动机不同工作模式下的三变量控制系统输出选择和控制结构设计进行了研究。对常规工作模式,提出了基于多目标优化的三变量分块解耦控制方法,通过定义最优指标实现动态跟踪和分块间的耦合抑制。对常规工作模式和垂直起降工作模式间的切换,提出基于升力风扇功率前馈的复合控制方法,以消除负载变化对系统性能的影响。仿真结果表明:提出的控制方法能够保证常规工作模式下良好的解耦控制效果,能够实现不同工作模式间的平稳过渡,验证了控制方法的可行性。