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航空发动机多变量变增益控制器设计及仿真

李嘉 李华聪 徐轩 王淑红

李嘉, 李华聪, 徐轩, 等 . 航空发动机多变量变增益控制器设计及仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(9): 1958-1968. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0583
引用本文: 李嘉, 李华聪, 徐轩, 等 . 航空发动机多变量变增益控制器设计及仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(9): 1958-1968. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0583
LI Jia, LI Huacong, XU Xuan, et al. Multi-variable variable gain controller design and simulation based on aero engine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(9): 1958-1968. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0583(in Chinese)
Citation: LI Jia, LI Huacong, XU Xuan, et al. Multi-variable variable gain controller design and simulation based on aero engine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(9): 1958-1968. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0583(in Chinese)

航空发动机多变量变增益控制器设计及仿真

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0583
详细信息
    作者简介:

    李嘉,男,博士研究生。主要研究方向:航空发动机控制系统设计及仿真。Tel.:18066591366,E-mail:lijia89626@163.com;李华聪,男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:航空发动机控制系统设计。Tel.:15934885210,E-mail:lihuacong@nwpu.edu.cn

    通讯作者:

    李华聪,Tel.:15934885210,E-mail:lihuacong@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: V221+.3;TB553

Multi-variable variable gain controller design and simulation based on aero engine

  • 摘要: 针对航空发动机全包线工作下的多变量变增益控制器设计问题,给出了一种改进的埃德蒙德算法(以下简称KQ算法)并进行了仿真应用。首先,阐明了多变量KQ算法的控制原理与优化算法,进而通过闭环期望函数选择、控制器结构选择以及控制器参数优化进行了KQ控制器设计,并针对所设计的KQ控制器,给出了稳定性证明和系统奇异值分析。分析表明所设计KQ控制器能够使系统闭环稳定,且具有满意的低频指令跟踪、干扰抑制能力、传感器噪声的抑制、高频未建模动态的鲁棒稳定性和低频发动机建模误差不敏感等性能,满足发动机控制要求。其次,通过调度变量选择、设计点KQ控制器设计以及采用插值方法的非设计点KQ控制器设计等过程实现某型涡扇发动机的多变量KQ变增益控制器设计研究,并进行仿真验证。仿真结果表明,设计点条件下,当涡轮后温度和增压比参考输入均为阶跃信号时,其被控参数响应速度很快,且上升时间均小于1 s,耦合影响小于6%,设计点KQ控制器满足控制要求;非设计点条件下,利用插值方法建立的KQ变增益控制器具有较好的性能,能够实现该型涡扇发动机全包线控制性能要求。

     

  • [1] 樊思齐.航空发动机控制[M].西安:西北工业大学出版社,2008:179-183.FAN S Q.Engine control[M].Xi'an:Northwestern Polytechnical University Press,2008:179-183(in Chinese).
    [2] 周宗才.某型飞机推进系统控制[M].西安:空军工程大学,1997:110-115.ZHOU Z C.Aircraft propulsion system control of a certain type[M].Xi'an:Air Force Engineering University,1997:110-115(in Chinese).
    [3] JAW L C,MATTINGLY J D.Aircraft engine control:Design,system analysis,and health monitoring[M].Reston:AIAA,2012:58-63.
    [4] 阙志宏,罗健,周凤岐,等.线性系统理论[M].西安:西北工业大学出版社,1994:153-158.QUE Z H,LUO J,ZHOU F Q,et al.The linear system theory[M].Xi'an:Northwestern Polytechnical University Press,1994:153-158(in Chinese).
    [5] ANG K H,CHONG G,LI Y.PID control system analysis,design,and technology [J].IEEE Transactions on Control Systems Technology,2005,13(4):559-576.
    [6] MENG A B,YE L Q,YIN H,et al.Application of genetic algorithm in adaptive governor with variable PID parameters [J].Control Theory & Applications,2004,21(3):398-404.
    [7] DING D W,YANG G H.Static output feedback control for discrete-time piecewise linear systems:An LMI approach[J].Acta Automatica Sinica,2009,35(4):337-344.
    [8] 王元,李秋红,黄向华.基于改进NSGA的航空发动机LQ/H控制器设计[J].航空动力学报,2015,30(4):985-991.WANG Y,LI Q H,HUANG X H.LQ/H controller design for aero-engine based on improved NSGA[J].Journal of Aerospace Power,2015,30(4):985-991(in Chinese).
    [9] 聂聆聪,朴胜志,吴智锋,等.几何可调液体冲压发动机多变量控制算法研究[J].推进技术, 2013,34(12):1690-1695.NIE L C,PIAO S Z,WU Z F,et al.Study on multi-variable control system for variable geometry liquid ramjet engine[J].Journal of Propulsion Technology,2013,34(12):1690-1695(in Chinese).
    [10] 张海波, 王健康, 王日先,等.一种航空发动机多变量自抗扰解耦控制律设计[J].推进技术,2012,33(1):78-83.ZHANG H B,WANG J K,WANG R X,et al.Design of an active disturbance rejection decoupling multivariable control scheme for aero-engine[J].Journal of Propulsion Technology,2012,33(1):78-83(in Chinese).
    [11] LII A S,BROWN H.Control of jet engines[J].Control Engineering Practice,1999,7(9):1043-1059.
    [12] BOJE E,OSITA D I.Quantitative multivariable feedback design for turbofan engine with forward path decoupling[J].International Journal of Robust Nonlinear Control,1999,9(12):857-882.
    [13] 朱玉斌,方中祥.基于KQ的航空发动机多变量控制算法研究[J].测控技术,2011,30(10):70-76.ZHU Y B,FANG Z X.Multivariable control algorithm research based on KQ for aeroengine[J].Journal of Test Technology,2011,30(10):70-76(in Chinese).
    [14] 樊思齐.航空推进系统控制[M].西安:西北工业大学出版社,1995:30-34.FAN S Q.Aerospace propulsion system control[M].Xi'an:Northwestern Polytechnical University Press,1995:30-34(in Chinese).
    [15] 陆军,郭迎清,陈小磊.线性拟合法建立航空发动机状态变量模型[J].航空动力学报,2011,26(5):1172-1177.LU J,GUO Y Q,CHEN X L.Establishment of aero-engine state variable model based on linear fitting method[J].Journal of Aerospace Power,2011,26(5):1172-1177(in Chinese).
    [16] 孙建国,李秋红,杨刚,等.航空燃气涡轮发动机控制[M].上海:上海交通大学出版社,2014:78-83.SUN J G,LI Q H,YANG G,et al.Aviation gas turbine engine control[M].Shanghai:Shanghai Jiao Tong University Press,2014:78-83(in Chinese).
    [17] 佘云峰,黄金泉,鲁峰.涡轴发动机自适应混合诊断模型高斯加权类聚方法[J].航空动力学报,2011,26(5):1178-1184.SHE Y F,HUANG J Q,LU F.Gaussian weighted sum clustering method of adaptive hybrid diagnostic method for turbo-shaft engine[J].Journal of Aerospace Power,2011,26(5):1178-1184(in Chinese)
    [18] LAU K W,WU Q H.Local prediction of non-linear time series using support vectors regression[J].Pattern Recognition,2008,41(5):1539-1547.
    [19] JAW L C,MATTINGLY J D.Aircraft engine control:Design,system analysis,and health monitoring[M].Reston:AIAA,2009:33-36.
    [20] PISANO A D,RUFLETH B.The CEDAR project-commercial engine damage assessment and reconfiguration:AIAA-2007-2809[R].Reston:AIAA,2007.
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  • 收稿日期:  2015-09-08
  • 网络出版日期:  2016-09-20

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