[發(fā)明專利]基于半積分與增益自適應(yīng)的高超聲速發(fā)動機供油規(guī)律設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710743902.8
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107489531B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 晉玉強;雷軍委;王玲玲;王宏;楊莉莉;于進勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院
• 主分類號: F02C9/44
• 分類號: F02C9/44
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發(fā)明公開了一種基于半積分與增益自適應(yīng)的高超聲速發(fā)動機供油規(guī)律設(shè)計方法，通過測量高超聲速飛行器的飛行速度，與期望速度進行比較形成誤差，然后將發(fā)動機加速分為快加速、慢加速與勻速或減速三個階段。在上述三個階段，設(shè)計不同的增益自適應(yīng)供油規(guī)律與非線性供油規(guī)律組成的復(fù)合供油規(guī)律，尤其是在均速獲減速階段引入半積分測量，解決飛行器由于慣性導(dǎo)致的減速精準(zhǔn)控制困難的問題，從而實現(xiàn)了對期望速度的精準(zhǔn)跟蹤。本發(fā)明提供的基于半積分的方法，解決了勻速巡航段速度超調(diào)量大的問題，而且由于積分的引入，速度控制的精度也較高。同時本發(fā)明僅需測量速度，而不像傳統(tǒng)PID控制需測量速度的導(dǎo)數(shù)，因此該方法具有很高的工程實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于半積分與增益自適應(yīng)的高超聲速發(fā)動機供油規(guī)律設(shè)計方法。

背景技術(shù)

高超聲速飛行器是指速度大于5馬赫的飛行器，由于其潛在的軍事與科技價值，目前在世界范圍內(nèi)引起了強國的密切關(guān)注。

我國在近十年來也展開了重點項目研究，其難度與意義不亞于登月計劃。目前高超聲速控制的難度之一在于發(fā)動機，而發(fā)動機的設(shè)計難度除了集中于推力生成外，其供油與速度控制也面臨著新的難題。主要是高超聲速飛行器與傳統(tǒng)低速飛行器所不同的是，其發(fā)動機的效率受飛行狀態(tài)的耦合影響嚴(yán)重，因此實現(xiàn)精準(zhǔn)的速度控制，也給供油規(guī)律的設(shè)計提出了更高的要求。而且由于高速帶來的大慣性，以及供油系統(tǒng)本身的慣性與延遲，使得采用傳統(tǒng)PID供油規(guī)律時，在由加速轉(zhuǎn)入勻速巡航階段時，必然引起較大的速度超調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種基于半積分與增益自適應(yīng)的高超聲速發(fā)動機供油規(guī)律設(shè)計方法，進而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或者多個問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于半積分與增益自適應(yīng)的高超聲速飛行器發(fā)動機供油規(guī)律設(shè)計方法，按照以下步驟進行：

步驟一，測量飛行器的飛行速度并根據(jù)飛行速度構(gòu)建速度誤差；

步驟二，根據(jù)所述速度誤差的大小設(shè)計第一加速段的供油規(guī)律；

步驟三，根據(jù)所述速度誤差的大小設(shè)計第二加速段的供油規(guī)律；

步驟四，根據(jù)所述速度誤差的大小設(shè)計勻速或減速段的供油規(guī)律。

進一步的，所述步驟一包括：

采用空速計測量飛行器的速度V，并根據(jù)所述飛行器的速度V構(gòu)建速度誤差e_V；其中：e_V＝V^d-V，V^d為飛行器的期望速度。

進一步的，所述步驟二包括：

令飛行器的初始速度誤差為e_V0，當(dāng)速度誤差e_V＞f₁e_V0時，設(shè)計第一加速段的變增益非線性供油規(guī)律ψ₁，其中：

k_v1、k_v3、ε₁為正的參數(shù)；f₁為正參數(shù)，其選取范圍為0＜f₁＜1；

k_v2采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律，其中：

為k_v2的導(dǎo)數(shù)；k_v2a、k_v2a1、k_v2a2為正參數(shù)。

進一步的，所述步驟三包括：

當(dāng)0＜e_V＜f₁e_V0時，設(shè)計第二加速段的變增益非線性供油規(guī)律ψ₂，其中：