基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法。本发明专利技术方法直接以推力为控制目标，而不是传统控制方法采取不可测参数为控制目标的方法。采用在线滑动窗口深度神经网络作为预测模型，该模型采用深度学习结构，可提高模型精度，并基于滑动窗口方法来在线选取训练数据，降低了对训练数据噪声的敏感性。相比于目前流行的控制方法相比，所提出的方法将加速时间缩短了0.425秒，响应速度提高了1.14倍左右。

Direct Thrust Control of Aeroengine Based on Nonlinear Model Predictive Control

【技术实现步骤摘要】
基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法
本专利技术涉及一种航空发动机控制方法，尤其涉及一种基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法。
技术介绍
航空发动机的主要功能是快速、准确地为飞机提供推力。传统的发动机控制策略是基于传感器的，即通过控制发动机可测参数如转子转速、发动机压比(EPR)或其他可测参数来间接控制推力。但由于退化、制造和制造公差等因素，发动机推力与可测参数之间的对应关系会发生变化。因此，如果采用传统的控制思想，发动机推力控制误差必然存在。此外，为了保证发动机在最坏工况点都能安全稳定运行，传统的控制策略往往保持较大的安全裕度，这种策略会极大地限制发动机在其他操作点的性能。针对这些缺点，研究者专利技术了一种新的控制策略——基于模型的发动机控制方法(ModelBasedEngineControl,MBEC)，直接控制发动机性能。其中模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)是基于模型的发动机控制中一个重要的关键技术和研究领域。MPC具有比传统控制器具有更好的加速性能，在航空发动机控制领域引起了广泛的研究兴趣。VroemenBG等将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法，其特征在于，以推力为直接控制目标，使用非线性模型预测控制方法进行控制；具体通过求解以下滚动优化问题实现：

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法，其特征在于，以推力为直接控制目标，使用非线性模型预测控制方法进行控制；具体通过求解以下滚动优化问题实现：其中r为发动机控制指令，为控制目标预测值，u为控制变量向量，Nf、Nc分别为风扇转速、压气机转子转速，Smf、Smc分别为风扇喘振裕度、压气机喘振裕度，T41为高压涡轮进口温度，Q和R正定对称，正整数Nu和Np分别为控制时域和预测时域。2.如权利要求1所述基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法，其特征在于，使用预先训练的在线滑动窗口深度神经网络作为所述非线性模型预测控制方法的预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑前钢，柳亚冰，胡旭，汪勇，陈浩颖，胡忠志，张海波，李秋红，
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