[發明專利]一種采用自適應分數階微分的發動機穩定供油方法

有效

• 申請號: 202010633939.7
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111734536B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 李靜;王哲;雷軍委;李恒;王瑞奇;陳玉良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: F02C9/44
• 分類號: F02C9/44
• 代理公司: 北京麥匯智云知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 廖斌

本發明是關于一種采用自適應分數階微分的發動機穩定供油方法，屬于飛行器發動機控制技術領域。首先采用速度傳感器測量飛行器速度并與期望速度進行比較得到速度誤差，然后根據速度誤差進行非線性變換與積分得到誤差非線性積分信號。在此基礎上結合自適應算法構造分數階微分器得到速度誤差的自適應分數階微分信號，最后設計組合控制量與最終的飛行器穩定供油規律，實現對高超聲速飛行器給定速度的跟蹤控制。該方法的特點在于采用自適應與分數階微分相結合的技術，使得速度控制比較平滑，而且具有很好的適應能力，使得對不同的期望輸入具有較好的動態響應。

技術領域

本發明涉及高超聲速發動機控制技術領域，具體而言，涉及一種采用自適應技術與分數階微分相結合的高超聲速發動機速度控制與供油方法。

背景技術

傳統的低速飛行器由于其速度較低，其發動機供油規律一般比較簡單，甚至采用簡單的比例反饋調節即可。同時速度控制的精度也不高。高超聲速飛行器是指速度達到5馬赫以上的飛行器，由于其速度巨大，因此發動機的供油規律需要精密設計。同時，高超聲速發動機的速度響應動態特性，如振蕩等，還會影響整個飛行器的受力與力矩振蕩，從而影響整個飛行器運動的穩定性。因此高超聲速發動機速度控制的準確性，以及速度響應變化的平滑性，對整個高超聲速飛行器的控制一體化設計有著至關重要的作用。而速度控制的平滑性一般要求對速度的導數即加速度進行測量反饋，提供阻尼信號。但由于加速度信號準確測量也比較復雜，因此本發明基于自適應分數階微分技術，提供速度誤差信號的微分信號，從而使得速度控制比較平滑。最終的案例實施也表明了本發明具有很高的工程應用價值。

需要說明的是，在上述背景技術部分發明的信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用自適應分數階微分的發動機穩定供油方法，進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷而導致的高超聲速飛行器速度控制的精度不高與平滑度不足的問題。

根據本發明的一個方面，提供一種采用自適應分數階微分的發動機穩定供油方法，包括以下步驟：

步驟S10，在飛行器上安裝速度傳感器，測量飛行器的實時速度，然后安裝飛行器的飛行需要，設置期望速度，兩者進行比較，得到速度誤差信號；

步驟S20，根據所述的速度誤差信號，進行非線性變化，得到非線性誤差信號，對誤差信號進行積分，得到誤差積分項，然后對非線性誤差信號進行積分，得到誤差非線性積分項；

步驟S30，根據所述的速度誤差信號，結合自適應算法設計分數階微分器，設計速度誤差信號的自適應分數階微分；

步驟S40，根據所述的速度誤差信號、非線性誤差信號、誤差線性積分項、誤差非線性積分項、自適應分數階微分信號，設計速度跟蹤組合控制量；

步驟S50，根據所述的速度誤差信號、速度跟蹤組合控制量與非線性誤差信號，采用自適應算法，設計最終的飛行器穩定供油規律。

在本發明的一種示例實施例中，在飛行器上安裝速度傳感器，測量飛行器的實時速度，然后安裝飛行器的飛行需要，設置期望速度，兩者進行比較，得到速度誤差信號包括：

e_V＝V-V^d；

其中V為飛行器的實時速度，此處可通過飛行器控制系統的慣導設備解算飛行器的速度，但一般采用空速計測量較為準確。V^d為飛行器的期望速度信號，e_V為速度誤差信號。

在本發明的一種示例實施例中，根據所述的速度誤差信號，進行非線性變換與積分，得到非線性誤差信號、誤差積分項與誤差非線性積分項包括：

S₁＝∫e_Vdt；