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- 航空发动机过渡状态线性变参数控制研究
- 作者： 张弛 来源： 沈阳工业大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 切换控制 线性变参数 航空发动机 多项式平方和 鲁棒控制
- 描述： 随着航空发动机技术规格和标准的提高,对航空发动机不同工况下的模型精度和鲁棒性有着越来越高的需求。对于发动机过渡状态,需要对发动机通过控制高压转子转速,以一定的推力迅速的从一种工作状态改变到另一种工作状态。内部状态变量如高压转子转速快速、大范围变化对系统参数特性变化影响较大,而现有的航空发动机增益调度控制器设计多将外部变量高度和马赫数作为调度参数,在系统需要快速响应和跟踪控制指令工况下存在精度和保守性问题。文章中针对LPV形式的航空发动机系统,讨论了不同模型和控制器设计方法在不同控制任务中存在的问题,得到了面向特定工况和控制目标下具有更低保守性的方法,并在某型涡扇发动机中进行控制器设计与仿真,本文的主要内容和创新之处如下:首先对发动机的鲁棒变增益控制LPV建模展开了讨论,分析了LPV模型中调度参数的选取和系统矩阵表达形式对系统特性还原度的影响。将被控对象表述为以高压转子转速作为调度变量的LPV模型,并分别表述为仿射参数依赖和多项式参数依赖两种形式;其次针对以高压转子转速作为调度参数的航空发动机的仿射参数依赖LPV模型,提出将基于线性矩阵不等式的鲁棒变增益控制器设计方法应用到此模型中,在设计点处设计高压转子转速控制器,并在某型涡扇发动机模型中进行仿真验证;最后针对以高压转子转速作为调度参数的航空发动机的多项式参数依赖LPV模型,结合多项式平方和规划方法给出了发动机增益调度系统鲁棒稳定的SOS约束条件并进行控制器求解,实现对发动机高压转子转速的控制。并提出在多个工作点设计子控制器进行切换控制,来保证全包线内的控制效果,并应用在某型涡扇发动机模型中进行仿真,对其控制效果和性能进行检验与分析。本文提出的针对高压转子转速作为调度变量的控制器设计方法,和对单点设计子控制器进行切换控制的思路,获得了一些具有更小保守性的结果,并且应用于航空发动机的控制系统设计中,为高性能要求的发动机LPV鲁棒变增益控制研究做了有意义的尝试。