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- 基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制
- 作者： 金崇文 郑前钢 张海波 房娟 胡忠志 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制 航空发动机 状态变量模型 复合推进系统动态模型 预测控制
- 描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。
- 基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制
- 作者： 金崇文 郑前钢 张海波 房娟 胡忠志 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制 航空发动机 状态变量模型 复合推进系统动态模型 预测控制
- 描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。
- 基于非线性模型预测的航空发动机性能寻优控制
- 作者： 郑前钢 金崇文 项德威 来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机控制 性能寻优控制 机载模型 非线性模型预测控制 复合推进系统动态模型
- 描述： 提出一种基于非线性模型预测的航空发动机性能寻优控制方法，以提升性能寻优控制的响应速度。基于风扇进口温度插值的复合推进系统动态模型建模方法建立全包线机载预测模型，以实时估计发动机性能参数及有限时域内的未来输出；基于非线性模型预测控制方法，将最大推力模式、最小油耗模式、最低涡轮温度模式3种性能寻优控制模式转化为实时动态性能寻优问题，并设计相应实时控制的性能指标，提升发动机响应速度。仿真结果表明：相比于传统方法，所提出方法建立的机载模型在3种性能寻优控制模式下有较好的控制效果且响应速度提升0.5～5 s，在高空巡航工作点，最大推力模式下推力提高19.8%，最小耗油模式下耗油率下降3.12%，最低涡轮前温度模式下涡轮前温度下降17 K，验证了控制方法的有效性。