[發(fā)明專利]變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010542557.3
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111856918A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣宗霆;緱林峰;劉志丹;孫楚佳;趙晨陽
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G05B13/04;F02C9/00
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1.一種變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：包括PID控制器組調(diào)度計算模塊；

其中PID控制器組調(diào)度計算模塊與變循環(huán)發(fā)動機本體以及變循環(huán)發(fā)動機上的若干傳感器組成調(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msv至PID控制器組調(diào)度計算模塊；

所述PID控制器組調(diào)度計算模塊產(chǎn)生控制輸入向量u并輸出給變循環(huán)發(fā)動機本體，傳感器得到變循環(huán)發(fā)動機測量參數(shù)y；

所述PID控制器組調(diào)度計算模塊內(nèi)設(shè)計有若干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)計得到的，所述線性化模型是對變循環(huán)發(fā)動機不同模式選擇活門MSV打開程度、不同調(diào)度參數(shù)下的非線性發(fā)動機模型進行線性化后得到的；

所述PID控制器組調(diào)度計算模塊根據(jù)輸入的調(diào)度參數(shù)α和模式選擇活門打開程度msv，利用內(nèi)部設(shè)計的若干PID控制器計算得到適應(yīng)的PID控制器，該PID控制器根據(jù)參考輸入r和測量參數(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)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：所述PID控制器組調(diào)度計算模塊內(nèi)設(shè)計若干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個工作點對非線性發(fā)動機模型進行線性化得到q*J個線性化模型，并對這q*J個線性化模型分別設(shè)計相應(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或2所述一種變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：所述PID控制器組調(diào)度計算模塊根據(jù)輸入的調(diào)度參數(shù)α和模式選擇活門打開程度msv插值得到的適應(yīng)的PID控制器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：所述PID控制器組調(diào)度計算模塊根據(jù)變循環(huán)發(fā)動機當前的調(diào)度參數(shù)α和模式選擇活門打開程度msv選擇相鄰的四個設(shè)定工作點x_i,j、x_i,j+1、x_i+1,j和x_i+1,j+1(x_i,j表示調(diào)度參數(shù)為α_i，模式選擇活門打開程度為msv_j時的工作點)，并獲取四個設(shè)定工作點對應(yīng)的線性控制器K_i,j、K_i,j+1、K_i+1,j和K_i+1,j+1(i＝1,2,...,q,j＝1,2,...,J)。根據(jù)公式

計算得到變循環(huán)發(fā)動機當前適應(yīng)的PID控制器K(α,msv)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：所述非線性發(fā)動機模型為：

y＝g(x,u,msv)

其中為控制輸入向量，為狀態(tài)向量，為輸出向量，為模式選擇活門MSV打開程度，f(·)為表示系統(tǒng)動態(tài)的n維可微非線性向量函數(shù)，g(·)為產(chǎn)生系統(tǒng)輸出的m維可微非線性向量函數(shù)。

所述線性化過程為：從模式選擇活門MSV完全閉合msv₀到完全打開msv_J等間距的選取模式選擇活門MSV打開程度msv_j,j＝1,2,...,J，在每一個固定的msv_j,j＝1,2,...,J，選擇一組調(diào)度參數(shù)值α_i,i＝1,2,...,q，代表系統(tǒng)的動態(tài)范圍，并將飛行包線劃分為幾個子區(qū)間，并將這些點作為工作點，在工作點，采用小擾動法或擬合法對發(fā)動機非線性模型在穩(wěn)態(tài)參考點處進行線性化，得到

其中Δ表示該參數(shù)的變化量，系數(shù)矩陣可由下式得到：

這些系數(shù)在發(fā)動機不同的工作狀態(tài)具有不同的值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：所述調(diào)度參數(shù)α包括變循環(huán)發(fā)動機的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速或者壓氣機轉(zhuǎn)速。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變循環(huán)發(fā)動機增益調(diào)度控制器，其特征在于：所述測量參數(shù)包括進氣道出口、風(fēng)扇出口、壓氣機出口、高壓渦輪后、低壓渦輪后的溫度和壓力，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和壓氣機轉(zhuǎn)速。