【技术实现步骤摘要】
基于稳定性估计与预测的航空发动机气动稳定性主动复合控制方法
本专利技术涉及基于稳定性估计与预测的航空发动机气动稳定性主动复合控制方法，属于航空发动机稳定性控制
技术介绍
第四代战斗机的五个典型的技术特征是：隐形、超声速巡航、高机动性、综合航电和自主后勤。这些优越特性的实现离不开S形进气道和高推重比发动机的使用以及过失速机动的运用，但同时也使得进气畸变对压气机稳定性的不利影响越来越大，对发动机稳定性提出了更高的要求；发动机面临着高压比、高效率、高稳定性与高抗畸变能力综合寻优挑战，发动机性能与稳定性之间的矛盾越来越突出，对于我国在研制的高性能发动机乃至未来更高推重比的发动机来说，稳定性问题将变得更加突出，是新一代航空发动机研制成败的关键问题和技术“瓶颈”。航空发动机气动稳定性控制的难点在于稳定边界的不确定性。诸如进气畸变、发动机部件性能退化、制造及装配误差等等因素都会导致发动机稳定边界的移动。气动稳定性控制方法包括被动控制方法和主动控制方法。当前的航空发动机气动稳定性控制采用的是被动控制方法，其控制策略是建立在失稳控制线的基础上，结合短时增稳控制系统与失稳复...
【技术保护点】
1.一种基于稳定性估计与预测的航空发动机气动稳定性主动复合控制方法，其特征在于：所述主动复合控制方法包括：(1)压气机气动失稳机理及主动控制方法(1.1)压气机气动稳定性动态模型在MG3模型的基础上，考虑压气机转子动态过程及旋转失速高阶谐波的影响来提高模型的精度，推导出一个新的压气机变转速过失速瞬态模型；(1.2)压气机失稳机理分析及主动控制策略采用分岔理论分析旋转失速和喘振的发生，从系统动力学的角度深入地了解旋转失速和喘振发生的机制，为压气机主动稳定性控制提供理论指导，根据对压气机稳定性模型的分岔分析获得的结论，可设计出压气机气动失稳主动控制策略，进而设计相应的控制算法；...
【技术特征摘要】
1.一种基于稳定性估计与预测的航空发动机气动稳定性主动复合控制方法，其特征在于：所述主动复合控制方法包括：(1)压气机气动失稳机理及主动控制方法(1.1)压气机气动稳定性动态模型在MG3模型的基础上，考虑压气机转子动态过程及旋转失速高阶谐波的影响来提高模型的精度，推导出一个新的压气机变转速过失速瞬态模型；(1.2)压气机失稳机理分析及主动控制策略采用分岔理论分析旋转失速和喘振的发生，从系统动力学的角度深入地了解旋转失速和喘振发生的机制，为压气机主动稳定性控制提供理论指导，根据对压气机稳定性模型的分岔分析获得的结论，可设计出压气机气动失稳主动控制策略，进而设计相应的控制算法；(1.3)基于状态估计器的压气机稳定性输出反馈主动控制采用状态估计器控制压比，状态估计器根据输入的压力值，估计出压力系统的流量系数，再进行主动控制器设计，主动控制器由状态估计器和状态反馈控制器构成，两者组成一个输出反馈控制器，状态反馈控制器根据压力系数及流量系数计算得到控制指令值；(2)航空发动机稳定裕度估计及主动稳定性控制方法(2.1)航空发动机喘振实时模型航空发动机喘振实时模型是开展基于稳定裕度闭环的航空发动机主动稳定性控制仿真试验的前提条件，采用在已有的航空发动机部件级模型的基础上，考虑发动机容腔的容积动力学效应、压气机的失速区特性、燃烧室的熄火特性以及发动机的进口畸变，建立航空发动机喘振实时模型；(2.2)喘振裕度估计算法与模拟采用压力相关度测量的方法，首先，根据压力传感器获得的叶片附近的压力脉动信号，计算用于度量压力脉动信号重复性的相关度，根据实验数据的离线分析，获得相关度值穿越阈值的次数；其次，根据穿越阈值次数与喘振裕度值固有的特性关系，建立发动机稳定性裕度估计模型，根据发动机喘振裕度估计模型，通过插值法即可对发动机真实稳定裕度做出较准确地估计；(2.3)航空发动机主动稳定性控制律通过喘振裕度估计算法获得发动机的喘振裕度之后，即设计基于喘振裕度估计的主动稳定性控制律，构成喘振裕度闭环控制回路，其控制策略主要包括喘振裕度估计模块、主动稳定性控制器模块；其中，主动稳定性控制律拟采用基于二次型性能指标的鲁棒H2/H∞方法设计，提高控制系统的鲁棒性；(3)航空发动机失稳预测及主动防喘控制方法(3.1)失稳先兆信号仿真模型将发动机失稳预测引入到发动机控制系统全数字仿真、硬件在环仿真及半物理仿真等实验中，在不进行真实发动机实验的情况下，研究基于失稳预测的主动防喘控制策略，需对失稳先兆信号进行构造，建立其仿真模型，根据模态波型失稳先兆扰动的特点，采用基于MG模型及混沌时间序列对发...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛汉霖，李嘉诚，张杰，李泽凡，黄伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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