發(fā)布時間：2020-11-10 03:45

　　 在航空發(fā)動機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中,航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求也在不斷提高。針對航空發(fā)動機(jī)的強(qiáng)非線性和時變性,本文以某型渦扇發(fā)動機(jī)為研究對象,進(jìn)行基于保護(hù)映射理論的航空發(fā)動機(jī)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(jī)非線性模型為基礎(chǔ),將飛行包線進(jìn)行分區(qū),并選擇部分標(biāo)稱點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn),采用小擾動法與最小二乘擬合法相結(jié)合的方法,建立發(fā)動機(jī)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(jī)線性變參數(shù)(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(diǎn),本文將基于保護(hù)映射理論的算法運(yùn)用在航空發(fā)動機(jī)控制中。以LPV模型為研究對象,采用工程中運(yùn)用較多的比例-積分(PI)控制器,通過基于保護(hù)映射理論的算法,僅由任意給定的初始控制器參數(shù),就可以獲得整個調(diào)度參數(shù)變化范圍內(nèi)的控制器參數(shù)集合。以非線性模型為驗(yàn)證對象,將通過傳統(tǒng)變增益控制方法設(shè)計(jì)的PI控制器作為比較對象,采用積分分離PI控制方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明基于保護(hù)映射理論所設(shè)計(jì)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(jìn)一步對保護(hù)映射理論在航空發(fā)動機(jī)控制中的運(yùn)用進(jìn)行說明,將保護(hù)映射理論與狀態(tài)反饋控制相結(jié)合,設(shè)計(jì)出航空發(fā)動機(jī)LPV/狀態(tài)反饋控制器。在控制器設(shè)計(jì)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(shù),就可以得到整個調(diào)度參數(shù)變化范圍內(nèi)的控制器參數(shù)集合。在非線性模型上進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明控制系統(tǒng)具有良好的性能。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)控制技術(shù)研究及現(xiàn)狀
        1.2.1 航空發(fā)動機(jī)控制技術(shù)研究概述
        1.2.2 航空發(fā)動機(jī)控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 保護(hù)映射理論研究及現(xiàn)狀
        1.3.1 保護(hù)映射理論研究概述
        1.3.2 保護(hù)映射理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容與安排
第二章 保護(hù)映射理論及相關(guān)算法
    2.1 引言
    2.2 保護(hù)映射理論
        2.2.1 數(shù)學(xué)工具
        2.2.2 保護(hù)映射理論的定義與性質(zhì)
        2.2.3 穩(wěn)定性增益表征和魯棒穩(wěn)定性
    2.3 參數(shù)整定算法
        2.3.1 活動區(qū)域定義
        2.3.2 目標(biāo)區(qū)域增益預(yù)置算法
        2.3.3 單參數(shù)模型控制算法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 航空發(fā)動機(jī)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(jī)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(yàn)證
    3.4 航空發(fā)動機(jī)LPV模型
        3.4.1 LPV模型建立
        3.4.2 LPV模型仿真驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于保護(hù)映射理論的航空發(fā)動機(jī)LPV/PI控制
    4.1 引言
    4.2 基于保護(hù)映射理論的LPV/PI控制器設(shè)計(jì)
        4.2.1 控制器設(shè)計(jì)
        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(shè)計(jì)
        4.3.1 基于遺傳算法的參數(shù)整定原理
        4.3.2 控制器設(shè)計(jì)
        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(jié)
第五章 基于保護(hù)映射理論的航空發(fā)動機(jī)LPV/狀態(tài)反饋控制
    5.1 引言
    5.2 基于保護(hù)映射理論的LPV/狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)
    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(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2877429