在航空發(fā)動機技術不斷發(fā)展的過程中,航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的性能要求也在不斷提高。針對航空發(fā)動機的強非線性和時變性,本文以某型渦扇發(fā)動機為研究對象,進行基于保護映射理論的航空發(fā)動機控制方法研究。本文首先針對控制方法研究中的模型問題,以某型渦扇發(fā)動機非線性模型為基礎,將飛行包線進行分區(qū),并選擇部分標稱點為設計點,采用小擾動法與最小二乘擬合法相結合的方法,建立發(fā)動機狀態(tài)變量模型,并采用雅克比線性化建模方法建立發(fā)動機線性變參數(LPV)模型。為避免傳統(tǒng)變增益控制方法工作量大和難以保證全局控制性能等缺點,本文將基于保護映射理論的算法運用在航空發(fā)動機控制中。以LPV模型為研究對象,采用工程中運用較多的比例-積分(PI)控制器,通過基于保護映射理論的算法,僅由任意給定的初始控制器參數,就可以獲得整個調度參數變化范圍內的控制器參數集合。以非線性模型為驗證對象,將通過傳統(tǒng)變增益控制方法設計的PI控制器作為比較對象,采用積分分離PI控制方法進行仿真驗證,結果表明基于保護映射理論所設計的LPV/PI控制器的控制效果較好,且明顯優(yōu)于傳統(tǒng)變增益控制器。為進一步對保護映射理論在航空發(fā)動機控制中的運用進行說明,將保護映射理論與狀態(tài)反饋控制相結合,設計出航空發(fā)動機LPV/狀態(tài)反饋控制器。在控制器設計過程中,以LPV模型為研究對象,只需通過任意給定的初始控制器參數,就可以得到整個調度參數變化范圍內的控制器參數集合。在非線性模型上進行仿真驗證,結果表明控制系統(tǒng)具有良好的性能。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V233.7
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 航空發(fā)動機控制技術研究及現(xiàn)狀
        1.2.1 航空發(fā)動機控制技術研究概述
        1.2.2 航空發(fā)動機控制國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 保護映射理論研究及現(xiàn)狀
        1.3.1 保護映射理論研究概述
        1.3.2 保護映射理論國內外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內容與安排
第二章 保護映射理論及相關算法
    2.1 引言
    2.2 保護映射理論
        2.2.1 數學工具
        2.2.2 保護映射理論的定義與性質
        2.2.3 穩(wěn)定性增益表征和魯棒穩(wěn)定性
    2.3 參數整定算法
        2.3.1 活動區(qū)域定義
        2.3.2 目標區(qū)域增益預置算法
        2.3.3 單參數模型控制算法
    2.4 本章小結
第三章 航空發(fā)動機LPV模型建立
    3.1 引言
    3.2 飛行包線劃分
    3.3 航空發(fā)動機狀態(tài)變量模型
        3.3.1 狀態(tài)變量模型建立
        3.3.2 狀態(tài)變量模型仿真驗證
    3.4 航空發(fā)動機LPV模型
        3.4.1 LPV模型建立
        3.4.2 LPV模型仿真驗證
    3.5 本章小結
第四章 基于保護映射理論的航空發(fā)動機LPV/PI控制
    4.1 引言
    4.2 基于保護映射理論的LPV/PI控制器設計
        4.2.1 控制器設計
        4.2.2 閉環(huán)線性系統(tǒng)仿真分析
    4.3 基于遺傳算法的傳統(tǒng)變增益PI控制器設計
        4.3.1 基于遺傳算法的參數整定原理
        4.3.2 控制器設計
        4.3.3 閉環(huán)線性系統(tǒng)仿真分析
    4.4 非線性系統(tǒng)仿真比較與分析
    4.5 本章小結
第五章 基于保護映射理論的航空發(fā)動機LPV/狀態(tài)反饋控制
    5.1 引言
    5.2 基于保護映射理論的LPV/狀態(tài)反饋控制器設計
    5.3 閉環(huán)線性系統(tǒng)仿真分析
    5.4 非線性系統(tǒng)仿真分析
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文

【參考文獻】

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本文編號：2877429