一种航空发动机自适应抗扰解耦控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种航空发动机自适应抗扰解耦控制系统及方法，该控制系统主要包括第一扩张状态干扰观测器、第一浸入与不变自适应抗扰控制器、第二浸入与不变自适应抗扰控制器、第二扩张状态干扰观测器等四个部分，该控制系统所对应的方法主要包括控制通道解耦合、固定时间干扰观测、模型参数自适应调节、自适应抗扰解耦控制量计算、经限幅环节输出至航空发动机等步骤。该航空发动机自适应抗扰解耦控制系统及方法结合了浸入与不变自适应方法和抗干扰控制方法的优势，具有控制通道解耦合、闭环稳定、控制精度高、不依赖于精确模型的优点。不依赖于精确模型的优点。不依赖于精确模型的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机自适应抗扰解耦控制系统及方法


[0001]本专利技术属于航空发动机控制领域，涉及一种航空发动机控制系统，尤其涉及一种航空发动机自适应抗扰解耦控制系统及方法，该航空发动机控制系统及其控制方法结合了浸入与不变自适应方法和抗干扰控制方法的优势，具有控制通道解耦合、扰动估计与补偿、参数自适应、闭环稳定、控制精度高、不依赖于精确模型等优点。

技术介绍

[0002]现代航空燃气涡轮发动机结构复杂，是典型的强耦合、快时变、非线性、不确定性MIMO系统，在多输入多约束条件下，设计满足稳定性、动静态性能和鲁棒性要求的控制系统具有较大的挑战性，这些挑战主要表现在以下几个方面：（1）结构复杂性：燃气涡轮发动机由许多复杂的部件组成，如压气机、燃烧室、涡轮等。不同部件之间存在复杂的相互作用和耦合，因此控制系统需要对这些复杂的结构进行有效的建模和控制。（2）非线性特性：燃气涡轮发动机存在较为复杂的非线性动力学特性，包括由于燃烧和加热引起的非线性热效应、由于旋转部件的非线性动力学引起的非线性特性等。这些非线性特性使得控制系统的设计和调节更加困难。（3）快时变特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机自适应抗扰解耦控制系统，所述航空发动机为一双轴航空发动机系统并至少包括一低压轴转速控制通道和一高压轴转速控制通道，所述低、高压轴转速控制通道分别形成为第一、二控制通道，其特征在于，所述控制系统至少包括第一扩张状态干扰观测器、第一浸入与不变自适应抗扰控制器、第二浸入与不变自适应抗扰控制器、第二扩张状态干扰观测器，其中，所述第一、二扩张状态干扰观测器，用于观测第一、二通道集总干扰 、，以备控制设计使用；所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器，用于浸入与不变自适应控制和抗干扰控制，实现第一、二控制通道的自适应抗扰控制；所述第一、二扩张状态干扰观测器的输出端分别与所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器的输入端对应连接，所述第一、二扩张状态干扰观测器分别用于观测第一、二通道集总干扰、，并对应输出至所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器；所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器的输入端还分别对应连接低压轴转速跟踪误差的第一减法器、高压轴转速跟踪误差的第二减法器；所述第一浸入与不变自适应抗扰控制器基于输入的第一通道集总干扰以及低压轴转速跟踪误差产生并输出第一输出控制量，所述第二浸入与不变自适应抗扰控制器基于输入的第二通道集总干扰以及高压轴转速跟踪误差产生并输出第二输出控制量；所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器的输出端分别与所述第一、二控制通道的输入端对应连接，所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器产生的第一、二输出控制量、对应输出至所述第一、二控制通道。2.根据权利要求1所述的航空发动机自适应抗扰解耦控制系统，其特征在于，所述第一减法器基于输入的给定低压轴转速及低压轴转速控制量产生并输出低压轴转速跟踪误差，所述第二减法器基于输入的给定高压轴转速及高压轴转速控制量产生并输出高压轴转速跟踪误差。3.根据权利要求1或2所述的航空发动机自适应抗扰解耦控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括一幅值和速率限制单元，所述幅值和速率限制单元设置在所述第一、二浸入与不变自适应抗扰控制器的输出端与其下游的所述第一、二控制通道之间，通过将第一、二输出控制量经幅值限制和速率限制后对应输出至所述第一、二控制通道中。4.根据权利要求3所述的航空发动机自适应抗扰解耦控制系统，其特征在于，所述幅值和速率限制单元在不发生饱和时，从输入到输出的传递函数为，其中，表示特征频率，表示微分算子，表示阻尼系数。5.一种基于上述权利要求1~4任一项所述的控制系统的航空发动机自适应抗扰解耦控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括如下步骤：
步骤SS1. 控制通道解耦合对于所述双轴航空...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡春艳，谭湘敏，徐含灵，沈友昊，韩博，秦绍坤，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：