摘要：针对现有的线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制器设计方法都是关于仿射参数依赖系统而没有专门针对多项式描述的LPV系统这一现状,提出了一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)规划的增益调度控制设计方法,并将其用于转速大范围变化时的航空发动机高压转子转速及压比控制.根据发动机非线性模型获取不同转速下的状态空间模型,并利用多项式拟合的方法建立发动机线性变参数模型.给出能够保证无静差的增益调度控制结构,利用有界实定理和多项式平方和理论推导出能够保证闭环系统鲁棒稳定的SOS约束条件,并形成控制器求解的SOS规划问题,通过求解获得多项式描述的增益调度控制器.分别以LPV模型和发动机非线性模型为对象做阶跃仿真,结果表明:高压转子转速/发动机压比控制系统的调节时间在2s以内,稳态误差不超过0.1%.

摘要：针对航空发动机全包线内参数变化范围较大,单一控制器很难保证全包线内的控制效果的问题,提出了基于切换多胞线性变参数(LPV)的发动机全包线中间状态控制方法.根据发动机的进口条件将飞行包线分为相互重叠的子区域,将多胞理论及状态重置切换方法引入控制器求解,给出了能够保证切换多胞LPV系统鲁棒稳定的线性矩阵不等式(LMI)条件;利用求解出的Lyapunov矩阵设计各子区域的LPV控制器,并结合几何位置调度策略实现子区域LPV控制;利用局部重叠的滞后切换策略和状态重置切换律实现全包线内各控制器的切换,并证明了该闭环切换系统的稳定性.最终以某型涡扇发动机为研究对象进行仿真验证,结果表明:采用该控制方法稳态误差能够控制在0.1%以内,超调量不大于0.5%.

摘要：设计了适用于双轴涡扇发动机健康参数估计的平方根UKF滤波算法,解决了线性卡尔曼滤波器估计结果准确性依赖于线性模型精度;常规UKF算法中由于计算误差及噪声信号影响引起误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散等问题.提出了根据测量残差变化改进滤波收敛速度与稳定性的方法.发动机渐变与突变故障模式下仿真结果表明,平方根UKF估计算法收敛速度快,稳定性强,精度高,是一种有效的发动机气路部件健康参数估计与故障诊断方法.

摘要：针对航空发动机工作环境的复杂性与其高可靠性要求,利用软件和硬件冗余的方法,提出了一种由DSP和双口RAM构成的基于CAN总线的双余度智能位置控制器。该位置控制器适用于航空发动机分布式控制系统,由两条通道互为监控备份,可靠性大为提高。实验证明,该控制器能够较好的实现对电液伺服阀-作动筒组合的位置控制,故障时能正确切换与报警。

摘要：针对电子装备小型化的需求,开展了对航空发动机电子控制系统的系统级封装(SIP)技术研究.以一个航空发动机电子控制系统设计为例,采用芯片堆叠结构,将多个裸芯片管脚用键合线引至电路衬底上的连接点,辅以印制板电路,构成完整的电路系统.通过设计优化和信号完整性仿真分析来控制信号质量,试验验证了在保证电路板信号质量的情况下,采用SIP技术,面积缩小约80%,质量减少约70%.研究显示系统级封装技术是未来航空电子控制系统小型化、高可靠的发展方向之一.

摘要：提出一种基于发动机基线模型的面向气路故障诊断的快速原型设计方法.考虑到基于模型的发动机全包线范围的故障诊断方法需要有较高精度的模型,选择合适的换算参数对已有的相似变换参数进行修正,建立适用于全包线的发动机基线模型,设计基于加权最小二乘算法的故障诊断模型,并将其写入至CompactRIO构建了发动机故障诊断的快速原型.通过对某型涡扇发动机试验表明:该种故障诊断的快速原型设计方法是有效的.

摘要：提出一种新的航空发动机分布式仿真方法。基于面向对象技术建立某型航空发动机部件级模型并运用符合OMGCORBA(ObjectManagementGroup,CommonObjectRequestBrokerArchitecture)规范的ORB(ObjectRequestBroker)——ACE(AdaptiveComputingEnvironment)/TAO实现模型之间的通信。基于部件级串行方式的整机仿真数据表明该方法的准确性和可靠性。在此基础上设计基于求解非线性方程组的并发分布式仿真算法,对仿真试验数据进行分析得出影响分布式仿真性能的重要因素。研究的航空发动机分布式仿真方法与面向对象技术融为一体,提供了灵活易扩展和维护的航空发动机分布式仿真框架,为高精度航空发动机复杂模型部件集成、多精度分析、多学科耦合仿真奠定基础。

摘要：针对航空发动机全包线线性模型难以在线建立问题,提出一种基于智能特征提取的模糊建模方法。设计航空发动机特性表征参数,采用近邻传播算法提取航空发动机特性,将特性提取区域中心稳态工作点作为Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型标称点建立全包线T-S模糊状态空间模型。基于该T-S模糊模型结合H∞控制理论,设计参考模型H∞控制器并开展仿真验证,仿真结果表明:T-S模糊状态空间模型稳态误差处于10^(-3)量级,满足模型精度要求且H∞控制器响应时间小于1 s,无稳态误差,具有较好的控制效果。

摘要：针对航空发动机常规(proportion integration,PI)控制器设计过程中难以保证鲁棒性及参数适应性差等问题,提出了一种基于线性变参数(linear parameter varying,LPV)模型及多项式平方和(sum of squares,SOS)规划的控制器设计方法.结合传递函数模型下的鲁棒稳定条件及弱对偶定理给出了多项式描述的LPV模型鲁棒稳定条件,并转化为便于求解的SOS规划问题.根据发动机非线性模型获取不同转速下的传递函数模型,并利用多项式拟合的方法建立发动机LPV模型.根据所提出的定理构造出SOS规划问题,并求解得出LPV/PI控制器.最终以某型双轴涡扇发动机为被控对象,在包线内不同点进行了阶跃仿真,结果表明:高压转子转速控制系统的稳态误差为0,调节时间小于3s.

摘要：针对航空发动机全包线大范围非线性变化动态特性下的跟踪控制问题,设计分散鲁棒跟踪控制器。引入动态响应指数收敛参数,使得控制器在保证系统稳定的同时跟踪误差收敛速率可调。在飞行包线内选择一系列设计点,以油门杆角度(PLA)表征发动机功率水平,每隔5°选取一个PLA作为一个设计功率水平,针对从一个设计功率水平过渡到另一个设计功率水平的设计阶跃过程,采用递进法设计分散鲁棒跟踪控制器。采用线性插值的方法调度非设计阶跃过程分散鲁棒跟踪控制器参数。针对某型涡扇发动机部件级模型进行仿真,仿真结果验证了控制方法的有效性。