[發(fā)明專利]變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件故障增益調(diào)度容錯(cuò)控制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010541810.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN112327602A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 緱林峰;李慧慧;劉志丹;楊江;孫楚佳;趙晨陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42;G05B13/04;G01M15/14;G01M15/02;F02C9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件故障增益調(diào)度容錯(cuò)控制器，其特征在于：包括PID控制器組容錯(cuò)控制模塊和氣路部件故障診斷模塊；

其中PID控制器組容錯(cuò)控制模塊、氣路部件故障診斷模塊與變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)本體以及變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上的若干傳感器組成氣路部件故障調(diào)度控制回路；

所述PID控制器組容錯(cuò)控制模塊產(chǎn)生控制輸入向量u并輸出給變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)本體，傳感器得到變循環(huán)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共同輸入到氣路部件故障診斷模塊，氣路部件故障診斷模塊解算得到變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的健康參數(shù)h，并輸出到PID控制器組容錯(cuò)控制模塊；

PID控制器組容錯(cuò)控制模塊與變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)本體以及變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上的若干傳感器還組成調(diào)度參數(shù)調(diào)度控制回路；由傳感器輸出調(diào)度參數(shù)α和模式選擇活門打開程度至PID控制器組容錯(cuò)控制模塊；

所述PID控制器組容錯(cuò)控制模塊內(nèi)設(shè)計(jì)有若干PID控制器，所述PID控制器是利用若干線性化模型而分別設(shè)計(jì)得到的，所述線性化模型是對(duì)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)不同模式選擇活門MSV打開程度、不同調(diào)度參數(shù)、不同氣路部件故障下的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)非線性模型進(jìn)行線性化后得到的；

所述PID控制器組容錯(cuò)控制模塊根據(jù)輸入的健康參數(shù)h以及調(diào)度參數(shù)α，利用內(nèi)部設(shè)計(jì)的若干PID控制器計(jì)算得到適應(yīng)的PID控制器，該P(yáng)ID控制器根據(jù)參考輸入r和測(cè)量參數(shù)y的差值e產(chǎn)生控制輸入向量u。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件故障增益調(diào)度容錯(cuò)控制器，其特征在于：所述PID控制器組容錯(cuò)控制模塊內(nèi)設(shè)計(jì)若干PID控制器的過程為：在全飛行包線內(nèi)根據(jù)調(diào)度參數(shù)α和模式選擇活門打開程度msv，選取q*J個(gè)工作點(diǎn)對(duì)包含健康參數(shù)的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)非線性模型進(jìn)行線性化得到q*J個(gè)線性化模型，通過調(diào)整健康參數(shù)的值，得到分別在變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)無氣路部件故障和特定氣路部件故障處的11q*J個(gè)線性化模型，并對(duì)這11q*J個(gè)線性化模型分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的PID控制器從而組成PID控制器組。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件故障增益調(diào)度容錯(cuò)控制器，其特征在于：所述PID控制器組容錯(cuò)控制模塊根據(jù)輸入的模式選擇活門打開程度msv、健康參數(shù)h以及調(diào)度參數(shù)α插值得到適應(yīng)的PID控制器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件故障增益調(diào)度容錯(cuò)控制器，其特征在于：所述PID控制器組容錯(cuò)控制模塊先根據(jù)模式選擇活門打開程度msv前后相鄰的兩個(gè)msv_k和msv_k+1(k＝1,2,...J)，在msv_k處根據(jù)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的調(diào)度參數(shù)α選擇前后相鄰的兩個(gè)設(shè)定工作點(diǎn)α_i和α_i+1，并獲取兩個(gè)設(shè)定工作點(diǎn)α_i和α_i+1對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)無部件故障的控制器Kⁱ和Kⁱ⁺¹，各種典型部件故障Δh_{base_j}的控制器Δh_{base_j}表示向量Δh的第j個(gè)元素的值為Δh_base，其他元素的值為0，即Δh_{base_j}表示10種不同的部件故障，例如Δh_{base_1}表示風(fēng)扇發(fā)生了故障且風(fēng)扇的效率變化量為Δh_base。根據(jù)公式

計(jì)算得到變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)所選工作點(diǎn)α_i和α_i+1處發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前部件故障程度(健康參數(shù)為h)下的PID控制器K_i和K_i+1(式中Δh_j為向量Δh的第j個(gè)元素；僅考慮||Δh||≤||Δh_max||的發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件故障情況，當(dāng)||Δh||||Δh_max||發(fā)動(dòng)機(jī)已失效)；再根據(jù)公式

計(jì)算得到變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在msv_k處的PID控制器K^j(α)，同理可以計(jì)算得到變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在msv_k+1處的PID控制器K^j+1(α)；

再根據(jù)公式

計(jì)算得到變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前工作模式、工作狀態(tài)、氣路部件故障狀態(tài)下適應(yīng)的容錯(cuò)控制器K(α,msv)。