[發(fā)明專利]航空發(fā)動機氣路部件故障魯棒增益調度容錯控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010542911.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN112346336A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉志丹;緱林峰;楊江
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種航空發(fā)動機氣路部件故障魯棒增益調度容錯控制器，其特征在于：包括魯棒控制器組容錯控制模塊和氣路部件故障診斷模塊；

其中魯棒控制器組容錯控制模塊、氣路部件故障診斷模塊與航空發(fā)動機本體以及航空發(fā)動機上的若干傳感器組成氣路部件故障調度控制回路；

所述魯棒控制器組容錯控制模塊產生控制輸入向量u并輸出給航空發(fā)動機本體，傳感器得到航空發(fā)動機測量參數(shù)y；控制輸入向量u以及測量參數(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航空發(fā)動機的健康參數(shù)h，并輸出到魯棒控制器組容錯控制模塊；

魯棒控制器組容錯控制模塊與航空發(fā)動機本體以及航空發(fā)動機上的若干傳感器還組成調度參數(shù)調度控制回路；由傳感器輸出調度參數(shù)α至魯棒控制器組容錯控制模塊；

所述魯棒控制器組容錯控制模塊內設計有若干魯棒控制器，所述魯棒控制器是利用若干線性不確定性發(fā)動機模型而分別設計得到的，所述線性不確定性發(fā)動機模型是對航空發(fā)動機不同設定工作點下的、不同氣路部件故障下的航空發(fā)動機非線性模型進行線性化后再加入攝動塊得到的；

所述魯棒控制器組容錯控制模塊根據(jù)輸入的健康參數(shù)h以及調度參數(shù)α，利用內部設計的若干魯棒控制器計算得到適應的魯棒控制器，該魯棒控制器根據(jù)參考輸入r和測量參數(shù)y的差值e產生控制輸入向量u。

2.根據(jù)權利要求1所述一種航空發(fā)動機氣路部件故障魯棒增益調度容錯控制器，其特征在于：所述魯棒控制器組容錯控制模塊內設計若干魯棒控制器的過程為：在全飛行包線內根據(jù)調度參數(shù)α選取q個工作點對包含健康參數(shù)的發(fā)動機非線性模型進行線性化得到q個含有健康參數(shù)的線性化模型，通過調整健康參數(shù)的值，得到分別在發(fā)動機無氣路部件故障和特定氣路部件故障處的11q個線性化模型再加入攝動塊得到11q個線性不確定性發(fā)動機模型，并對這11q個線性不確定性發(fā)動機模型分別設計相應的魯棒控制器從而組成魯棒控制器組。

3.根據(jù)權利要求1所述一種航空發(fā)動機氣路部件故障魯棒增益調度容錯控制器，其特征在于：所述魯棒控制器組容錯控制模塊根據(jù)輸入的健康參數(shù)h以及調度參數(shù)α插值得到適應的魯棒控制器。

4.根據(jù)權利要求1所述一種航空發(fā)動機氣路部件故障魯棒增益調度容錯控制器，其特征在于：所述魯棒控制器組容錯控制模塊先根據(jù)航空發(fā)動機當前的調度參數(shù)α選擇前后相鄰的兩個設定工作點α_i和α_i+1，并獲取兩個設定工作點α_i和α_i+1對應發(fā)動機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}表示風扇發(fā)生了故障且風扇的效率變化量為Δh_base。根據(jù)公式

計算得到航空發(fā)動機所選工作點α_i和α_i+1處發(fā)動機的當前部件故障程度(健康參數(shù)為h)下的魯棒控制器K_i和K_i+1(式中Δh_j為向量Δh的第j個元素；僅考慮||Δh||≤||Δh_max||的發(fā)動機氣路部件故障情況，當||Δh||||Δh_max||發(fā)動機已失效)；再根據(jù)公式

計算得到航空發(fā)動機當前適應的容錯魯棒控制器K(α)。