航空發(fā)動機分布式時延系統(tǒng)魯棒控制方法研究
發(fā)布時間:2017-04-01 12:12
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【摘要】:航空發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來優(yōu)越性的同時也帶來了新的問題,其中通信網(wǎng)絡(luò)的時延是難點也是熱點問題。本文以某型渦扇發(fā)動機為研究對象,展開面向分布式控制系統(tǒng)的魯棒控制方法研究。根據(jù)航空發(fā)動機氣動熱力學(xué)特性得到航空法發(fā)動機非線性模型數(shù)據(jù),應(yīng)用小擾動擬合法求得航空發(fā)動機穩(wěn)態(tài)平衡點的線性狀態(tài)變量模型,保證其與非線性模型相比具有良好的精度,為后續(xù)魯棒控制器設(shè)計奠定基礎(chǔ)?紤]到分布式控制系統(tǒng)實際上是一種網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),首先在通信網(wǎng)絡(luò)不變的前提下,假定本文研究的時延系統(tǒng)的時延條件,確定對時延的研究方向,建立該時延條件下的雙時延的狀態(tài)變量模型,選取含雙積分形式的Lyapunov-Krasovskii泛函,通過不等式放縮、引入自由權(quán)矩陣等方法推導(dǎo)出時延相關(guān)的穩(wěn)定性定理?紤]建模誤差,建立含不確定性的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)狀態(tài)變量模型?紤]系統(tǒng)動態(tài)性能與輸入代價,設(shè)計了不確定網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)最優(yōu)保性能控制器?紤]系統(tǒng)抗干擾的能力,分別從連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)角度設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)H∞控制器?紤]系統(tǒng)不確定性,網(wǎng)絡(luò)傳輸時延,系統(tǒng)動態(tài)性能,輸入代價以及抗干擾能力,提出了不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)多性能控制器設(shè)計方法。為獲得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)輸出跟蹤的控制器,采用狀態(tài)反饋結(jié)合誤差積分環(huán)節(jié)的跟蹤控制律,在模型中增廣跟蹤誤差積分,建立時延系統(tǒng)增廣狀態(tài)變量模型。將原系統(tǒng)的跟蹤控制問題轉(zhuǎn)化成保性能控制、H∞控制,或者多性能魯棒控制設(shè)計問題。給定時延上界條件獲得對應(yīng)的控制器,對所求解的控制器進行跟蹤控制仿真,使得系統(tǒng)具有良好的跟蹤性能,調(diào)節(jié)時間小于2秒,無超調(diào),穩(wěn)態(tài)誤差為零。
【關(guān)鍵詞】:航空發(fā)動機 分布式控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 穩(wěn)定性分析 不確定性 保性能控制 H∞控制 輸出跟蹤
【學(xué)位授予單位】:南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:V233.7
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 注釋表10-11
- 縮略詞11-12
- 第一章 緒論12-20
- 1.1 航空發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)概述12-14
- 1.1.1 研究背景及研究現(xiàn)狀12-13
- 1.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13-14
- 1.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)相關(guān)問題14-17
- 1.2.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)時延14-16
- 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)穩(wěn)定性研究16
- 1.2.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)魯棒控制16-17
- 1.3 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排17-20
- 1.3.1 主要研究內(nèi)容17-18
- 1.3.2 本文章節(jié)安排18-20
- 第二章 航空發(fā)動機時延系統(tǒng)建模及穩(wěn)定性分析20-35
- 2.1 航空發(fā)動機狀態(tài)空間模型的建立20-30
- 2.1.1 偏導(dǎo)數(shù)法21-24
- 2.1.2 擬合法24-26
- 2.1.3 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)線性化建模26-30
- 2.2 基于時延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模30-31
- 2.3 網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)穩(wěn)定性分析31-33
- 2.4 本章小結(jié)33-35
- 第三章 航空發(fā)動機網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)保性能控制35-53
- 3.1 不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)保性能控制35-45
- 3.1.1 問題描述35-36
- 3.1.2 相關(guān)引理36
- 3.1.3 不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)保性能控制器設(shè)計36-41
- 3.1.4 不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)最優(yōu)保性能控制器設(shè)計41-43
- 3.1.5 數(shù)值實例43-45
- 3.2 航空發(fā)動機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)最優(yōu)保性能跟蹤控制45-51
- 3.2.1 不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)跟蹤控制方法45-48
- 3.2.2 航空發(fā)動機線性模型網(wǎng)絡(luò)控制保性能跟蹤控制48-49
- 3.2.3 航空發(fā)動機非線性模型網(wǎng)絡(luò)控制保性能跟蹤控制49-51
- 3.3 本章小結(jié)51-53
- 第四章 航空發(fā)動機時延系統(tǒng)多性能魯棒控制53-69
- 4.1 不確定網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)H¥魯棒控制53-59
- 4.1.1 問題描述53
- 4.1.2 連續(xù)不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)H¥魯棒控制器設(shè)計53-57
- 4.1.3 航空發(fā)動機不確定網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)跟蹤控制57-59
- 4.2 多性能魯棒控制59-67
- 4.2.1 問題描述59-60
- 4.2.2 多性能魯棒控制器設(shè)計60-65
- 4.2.3 多性能最優(yōu)魯棒控制65-66
- 4.2.4 航空發(fā)動機多性能最優(yōu)魯棒跟蹤控制仿真66-67
- 4.3 本章小結(jié)67-69
- 第五章 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)半物理仿真實驗69-78
- 5.1 全數(shù)字仿真實驗69-72
- 5.1.1 發(fā)動機轉(zhuǎn)速系統(tǒng)跟蹤控制器設(shè)計69
- 5.1.2 基于Labview的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)69-70
- 5.1.3 發(fā)動機轉(zhuǎn)速系統(tǒng)跟蹤控制器全數(shù)字仿真結(jié)果70-72
- 5.2 硬件在回路仿真實驗72-74
- 5.3 半物理仿真實驗74-76
- 5.3.1 實驗方案74-75
- 5.3.2 實驗結(jié)果75-76
- 5.4 本章小結(jié)76-78
- 第六章 總結(jié)與展望78-80
- 6.1 本文主要工作總結(jié)78-79
- 6.2 展望79-80
- 參考文獻80-84
- 致謝84-85
- 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85
【相似文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 楊平;環(huán)境友好的高效航空發(fā)動機[J];全球科技經(jīng)濟w,
本文編號:280599
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