[發(fā)明專利]航空發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010261764.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111459028B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 緱林峰;劉志丹;楊江;孫瑞謙;趙東柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 西安匠星互智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ控制器，包括最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器組解算模塊和退化參數(shù)估計(jì)回路。本發(fā)明設(shè)計(jì)的最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器采用小攝動(dòng)不確定性發(fā)動(dòng)機(jī)模型，消除了發(fā)動(dòng)機(jī)不確定性中退化項(xiàng)，降低不確定模型的攝動(dòng)范圍，降低魯棒增益調(diào)度控制器的保守性。退化參數(shù)估計(jì)回路實(shí)現(xiàn)退化參數(shù)的可靠估計(jì)，利用退化參數(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化時(shí)的增益調(diào)度控制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)的降保守性二自由度μ魯棒控制，具有強(qiáng)的魯棒性并且保守性低，最大限度提高發(fā)動(dòng)機(jī)在最大推力狀態(tài)的性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最大推力狀態(tài)穩(wěn)定工作，提高發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)的推力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ控制器。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)容易受到工作條件，發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降，環(huán)境條件變化的影響，并且很難事先知道外部干擾和測(cè)量噪聲的影響。由于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程非常復(fù)雜，難以建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，所以數(shù)學(xué)模型與實(shí)際系統(tǒng)之間總是存在差異。因此，有必要設(shè)計(jì)一種魯棒控制器，用于在外部干擾信號(hào)，噪聲干擾，未建模的動(dòng)態(tài)特性和參數(shù)變化的情況下穩(wěn)定航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，并具有良好的性能。

戰(zhàn)斗機(jī)由于需要實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)性，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力狀態(tài)的性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的魯棒控制器雖然可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大推力狀態(tài)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，然而，它們是非常保守的，因?yàn)樗鼈儗l(fā)動(dòng)機(jī)退化看作發(fā)動(dòng)機(jī)模型的不確定性進(jìn)行魯棒控制器的設(shè)計(jì)。事實(shí)上，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能退化程度可以通過(guò)測(cè)量參數(shù)來(lái)估計(jì)，從而消除不確定性模型中的退化項(xiàng)，縮小不確定性模型的范圍，降低魯棒控制器的保守性，提高發(fā)動(dòng)機(jī)在最大推力狀態(tài)的性能，從而使得飛機(jī)具有更好的機(jī)動(dòng)性，在戰(zhàn)斗中具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。

另外，傳統(tǒng)單自由度控制器無(wú)法同時(shí)兼顧航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能，而二自由度H∞控制器設(shè)計(jì)方法由于沒(méi)有考慮攝動(dòng)結(jié)構(gòu)會(huì)使得設(shè)計(jì)保守性增強(qiáng)。我們引入自由度μ控制器設(shè)計(jì)方法對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行魯棒控制器設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)μ控制器的基礎(chǔ)上加入前置濾波器和反饋控制器，通過(guò)調(diào)整反饋控制器使擾動(dòng)抑制的能力達(dá)到最佳，在此基礎(chǔ)上調(diào)整前置濾波器使系統(tǒng)的指令跟蹤能力達(dá)到最佳。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ控制器，同時(shí)兼顧航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能，且保守性低，最大限度的提高發(fā)動(dòng)機(jī)在最大推力狀態(tài)的性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最大推力狀態(tài)不僅穩(wěn)定工作，并且提高發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)的推力，提高戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ控制器，其特征在于：包括最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器組解算模塊和退化參數(shù)估計(jì)回路；

其中最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器組解算模塊、退化參數(shù)估計(jì)回路與航空發(fā)動(dòng)機(jī)本體以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的若干傳感器組成退化參數(shù)調(diào)度控制回路；

所述最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器組解算模塊產(chǎn)生控制輸入向量u并輸出給航空發(fā)動(dòng)機(jī)本體，傳感器得到航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量參數(shù)y；控制輸入向量u以及測(cè)量參數(shù)y共同輸入到退化參數(shù)估計(jì)回路，退化參數(shù)估計(jì)回路解算得到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的退化參數(shù)h，并輸出到最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器組解算模塊；

所述最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器組解算模塊內(nèi)設(shè)計(jì)有兩個(gè)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器；所述最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器包含前置濾波器和反饋控制器；兩個(gè)最大推力狀態(tài)降保守性二自由度μ魯棒控制器采用以下過(guò)程得到：