[發(fā)明專利]基于非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)多變量魯棒變增益控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110321498.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113075882A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔濤;唐一峰;季廷煒;鄭耀
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.基于非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)多變量魯棒變增益控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1)建立用于非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)輸入輸出模型；

步驟2)建立包含擾動信息的渦扇發(fā)動機(jī)線性變參模型；

步驟3)建立多變量魯棒變增益控制器并求解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)多變量魯棒變增益控制方法，其特征在于：所述步驟1)中建立用于非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)輸入輸出模型的具體步驟如下：

步驟1.1)根據(jù)渦扇發(fā)動機(jī)氣動熱力學(xué)特性和典型部件特性數(shù)據(jù)建立渦扇發(fā)動機(jī)部件級模型，主要部件包括風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管；

步驟1.2)建立渦扇發(fā)動機(jī)動態(tài)模型；

步驟1.3)取消渦扇發(fā)動機(jī)動態(tài)模型中轉(zhuǎn)速導(dǎo)數(shù)對轉(zhuǎn)速的積分關(guān)系，得到渦扇發(fā)動機(jī)輸入輸出模型，其中輸入為轉(zhuǎn)速、燃油流量、尾噴管厚道面積，輸出為對應(yīng)的轉(zhuǎn)速導(dǎo)數(shù)和測量輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)多變量魯棒變增益控制方法，其特征在于：所述步驟2)中建立包含擾動信息的渦扇發(fā)動機(jī)線性變參模型的具體步驟如下：

步驟2.1)選擇渦扇發(fā)動機(jī)的非平衡點(diǎn)集合，其中非平衡點(diǎn)由ρ＝[n₁,n₂,w_f,A₈]表示，n₁和n₂分別為高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，w_f為主燃燒室供油量，A₈為尾噴管喉道面積；非平衡點(diǎn)集由集合Φ＝{ρ|g_i(ρ)≥0,i＝1,2,……,l}表示，其中g(shù)_i(ρ)為多項式形式，l為約束式的數(shù)量；

步驟2.2)依次選取非平衡點(diǎn)集合中的多個非平衡點(diǎn)作為輸入，用渦扇發(fā)動機(jī)輸入輸出模型計算出對應(yīng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速導(dǎo)數(shù)和測量輸出向量y，進(jìn)而得到渦扇發(fā)動機(jī)所有非平衡態(tài)的數(shù)據(jù)集

步驟2.3)將非平衡點(diǎn)的轉(zhuǎn)速導(dǎo)數(shù)和測量輸出y分別擬合為多項式函數(shù)y＝[p₁(ρ) p₂(ρ)]^T；

步驟2.4)分別使多項式函數(shù)對各自變量求偏導(dǎo)，得多項式形式的系統(tǒng)矩陣A_s(ρ),B_s(ρ),C_s(ρ),D_s(ρ)；

其中，

步驟2.5)建立渦扇發(fā)動機(jī)線性變參狀態(tài)模型：

其中其中為非平衡態(tài)參考點(diǎn)，由調(diào)度,其中w為擾動或噪聲,B₁,D₁為噪聲矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)多變量魯棒變增益控制方法，其特征在于：所述步驟3)中建立多變量魯棒變增益控制器的具體步驟如下：

步驟3.1)建立包含參考指令r_s的渦扇發(fā)動機(jī)增廣系統(tǒng)：

其中，

其中Q,R根據(jù)實(shí)際發(fā)動機(jī)取值，其中e＝y(tǒng)_s-r_s，r_s為目標(biāo)指令，z為評價輸出。

步驟3.2)求解SOS(sum-of-squares)矩陣S_i()和正定對稱矩陣Y，使為SOS矩陣，且滿足和其中

步驟3.3)求解魯棒變增益控制器u(ρ)＝K(ρ)x，其中

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非平衡態(tài)線性化的渦扇發(fā)動機(jī)多變量魯棒變增益控制方法，其特征在于：所述步驟3.2)中的_∞取值范圍為[1.0 2.0],γ₂取值范圍為[0.1 2.0]。