基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器制造技术

本发明专利技术提出一种基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器，包括PID控制器组解算模块、输入限制模块和退化参数估计回路。本发明专利技术器利用传统增益调度控制器中固有的模块，通过新增退化参数估计回路、输入限制模块，并对PID控制器组解算模块进行了改进，新增了发动机一定退化程度下的一组PID控制器。退化参数估计回路实现了退化参数的可靠估计，进而结合传统的调度参数，在保证发动机安全工作的前提下，实现发动机性能退化时的增益调度控制，最大限度的提高发动机性能退化时增益调度的控制精度，缩短控制系统的过渡时间，减小其动态偏差及静态偏差。经控制器控制非线性受控系统，以使系统在整个工作范围内，获得理想的动静态控制品质。

【技术实现步骤摘要】
基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器
本专利技术涉及航空发动机控制
，尤其涉及一种基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器。
技术介绍
航空发动机是一个复杂的非线性动力学系统，在范围宽广的飞行包线内工作时，发动机的工作状态随着外部条件和飞行条件的变化而不断变化。采用单一的线性控制器无法对发动机在全飞行包线内进行良好的控制，所以有人提出了非线性控制器设计方法，然而该方法不成熟而且非常复杂。针对发动机的控制，使用较多的是增益调度控制，通过对非线性模型中的一些稳定设计点进行线性化以获得对应各个点的线性化模型，然后针对各线化模型分别设计控制器，运用拟合或插值的方法将各个控制器连接起来，从而使用线性控制器对非线性发动机进行有效控制。然而，随着飞机长时间的运行，由于磨损等因素发动机的各个部件会出现不同程度的退化，导致发动机设计时所建立的非线性模型和经过长时间运行工作后的真实发动机不匹配，进而导致根据该非线性模型设计的增益调度控制器无法对退化后的发动机进行良好的控制，严重降低了发动机的性能。现有的自适应控制技术理论上可以一定程度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器，其特征在于：包括PID控制器组解算模块、输入限制模块和退化参数估计回路；/n其中PID控制器组解算模块、输入限制模块、退化参数估计回路与航空发动机本体以及航空发动机上的若干传感器组成退化参数调度控制回路；/n所述PID控制器组解算模块产生控制向量v并输出给输入限制模块，输入限制模块产生限制后的控制输入向量u并输出给航空发动机本体，传感器得到航空发动机测量参数y；控制输入向量u以及测量参数y共同输入到退化参数估计回路，退化参数估计回路解算得到航空发动机的退化参数h，并输出到PID控制器组解算模块；/nPID控制器组解算模块、输入限制模块与航...

【技术特征摘要】
1.一种基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器，其特征在于：包括PID控制器组解算模块、输入限制模块和退化参数估计回路；
其中PID控制器组解算模块、输入限制模块、退化参数估计回路与航空发动机本体以及航空发动机上的若干传感器组成退化参数调度控制回路；
所述PID控制器组解算模块产生控制向量v并输出给输入限制模块，输入限制模块产生限制后的控制输入向量u并输出给航空发动机本体，传感器得到航空发动机测量参数y；控制输入向量u以及测量参数y共同输入到退化参数估计回路，退化参数估计回路解算得到航空发动机的退化参数h，并输出到PID控制器组解算模块；
PID控制器组解算模块、输入限制模块与航空发动机本体以及航空发动机上的若干传感器还组成调度参数调度控制回路；由传感器输出调度参数α至PID控制器组解算模块；
所述输入限制模块限制了控制输入向量的幅值，避免给发动机过大的控制输入导致发动机损坏；
所述PID控制器组解算模块内设计有若干PID控制器，所述PID控制器是利用若干线性化模型而分别设计得到的，所述线性化模型是对航空发动机不同设定工作点下的、包含退化参数的航空发动机非线性模型进行线性化后得到的；
所述PID控制器组解算模块根据输入的退化参数h以及调度参数α，利用内部设计的若干PID控制器计算得到适应的PID控制器，该PID控制器根据参考输入r和测量参数y的差值e产生控制向量v。


2.根据权利要求1所述一种基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器，其特征在于：所述PID控制器组解算模块内设计若干PID控制器的过程为：分别在发动机正常状态h1和设定退化程度hbase处，在全飞行包线内根据调度参数α选取n个工作点对包含退化参数的发动机非线性模型进行线性化得到2n个线性化模型，并对这2n个线性化模型分别设计相应的PID控制器从而组成PID控制器组。


3.根据权利要求1所述一种基于性能退化的输入受限航空发动机增益调度控制器，其特征在于：所述退化参数估计回路中包括非线性机载发动机模型和分段线性化卡尔曼滤波器；
所述非线性机载发动机模型为带退化参数的发动机非线性模型：



y＝g(x,u,h)
其中为控制输入向量，为状态向量，为输出向量，为退化参数向量，f(·)为表示系统动态的n维可微非线性向量函数，g(·)为产生系统输出的m维可微非线性向量函数；非线性机载发动机模型输入为控制输入向量u以及上一周期的退化参数h，其输出的健康稳态参考值(xaug,NOBE...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑞谦，缑林峰，刘志丹，孙楚佳，蒋宗霆，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61