航空发动机线性变参数控制方法研究

发布时间：2017-08-17 23:24

  本文关键词：航空发动机线性变参数控制方法研究

  更多相关文章： 涡扇发动机 鲁棒控制 增益调度 线性变参数(LPV) 频率响应法 小扰动法 PI控制 Lyapunov函数 线性矩阵不等式(LMI)

【摘要】：航空发动机控制系统的控制方法一般采用的是变增益的方法,但是随着航空发动机对性能的要求越来越高,传统的变增益控制方法的设计周期比较长,并且无法保证参数在较大范围内变化时系统的全局稳定性,本文以涡扇发动机为对象,开展了基于线性变参数(LPV)系统的鲁棒变增益控制研究。论文针对鲁棒变增益控制中的模型问题,分别采用频率响应法以及小扰动法和最小二乘拟合法相结合的方法,建立了航空发动机传递函数与状态变量形式的线化模型,并通过多项式拟合法在两种结构的线化模型的基础上建立LPV模型。以传递函数LPV模型为对象,提出了一种转速PI控制方法,通过仿真分析验证了其有效性。考虑到航空发动机转速大范围变化以及控制器的可实现问题,通过对传递函数结构下的系统鲁棒稳定性进行研究,将LPV控制理论与PI控制结构相结合,提出了一种基于多项式平方和规划的鲁棒LPV/PI控制方法,并将所获得的控制器应用于涡扇发动机部件级模型上进行非线性仿真研究,验证控制器的控制效果。通过对状态变量结构下的鲁棒稳定性展开研究,提出了一种增益调度控制设计的方法,结合一种能够保证无静差的增益调度控制结构,以有界实引理与多项式平方和理论为基础推导出能够保证系统鲁棒稳定性的约束条件,并通过平方和规划的方法求解控制器。将所得控制器代入某型涡扇发动机非线性部件级模型进行仿真研究,对控制器的控制效果进行检验与分析。
【关键词】：涡扇发动机 鲁棒控制 增益调度 线性变参数(LPV) 频率响应法 小扰动法 PI控制 Lyapunov函数 线性矩阵不等式(LMI)
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V233.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 鲁棒变增益控制概述13-15
• 1.3 鲁棒变增益控制研究现状15-17
• 1.3.1 鲁棒变增益控制国外研究综述15
• 1.3.2 基于Lyapunov函数的鲁棒变增益控制15-16
• 1.3.3 LPV系统建模16-17
• 1.3.4 鲁棒变增益控制国内研究现状17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第二章 航空发动机线性模型的建立19-40
• 2.1 发动机传递函数模型的建立19-26
• 2.1.1 频率响应法19-22
• 2.1.2 发动机传递函数LPV模型22-26
• 2.2 发动机状态变量LPV模型的建立26-35
• 2.2.1 发动机状态变量模型26-28
• 2.2.2 系数矩阵的求解28-29
• 2.2.3 发动机状态变量LPV模型29-35
• 2.3 LPV转速PI控制方法35-39
• 2.3.1 问题描述35-36
• 2.3.2 控制器设计36-38
• 2.3.3 非线性仿真分析38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 航空发动机鲁棒LPV/PI控制40-52
• 3.1 概述40-41
• 3.2 问题描述41-42
• 3.3 传递函数结构下的鲁棒稳定性42-43
• 3.4 控制器综合43-46
• 3.5 闭环线性仿真46-48
• 3.6 非线性仿真分析48-51
• 3.7 本章小结51-52
• 第四章 航空发动机增益调度控制52-63
• 4.1 概述52
• 4.2 问题描述52-54
• 4.3 增益调度控制器综合54-56
• 4.4 闭环线性仿真56-58
• 4.5 非线性仿真分析58-61
• 4.6 本章小结61-63
• 第五章 总结与展望63-66
• 5.1 本文工作总结63-64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈希平,薛剑平;时域中系统鲁棒稳定性的定量计算[J];甘肃工业大学学报;1992年02期

2 胡寿松，连善强, 王贞荣;关联大系统的鲁棒稳定性[J];航空学报;1994年09期

3 肖建;关于多项式鲁棒稳定性的几个新结果[J];湖南大学学报(自然科学版);1994年02期

4 白文普，，许立忠，刘喜平;时变大系统的鲁棒稳定性[J];东北重型机械学院学报;1994年01期

5 傅勤;;一类符号反对称结构系统的鲁棒稳定性[J];昆明理工大学学报(理工版);2009年06期

6 邓方林,文斌;灵敏度及鲁棒稳定性理论在导弹发射决策中的应用[J];宇航学报;1989年01期

7 杨峻松;一类非线性组合系统的鲁棒稳定性[J];青岛大学学报(工程技术版);1999年02期

8 宁永臣,邱华洲,王彤,谢升,张福恩;谢聂鲁棒稳定性判据[J];哈尔滨工业大学学报;2000年06期

9 刘碧玉,桂卫华;一类不确定的非线性时滞大系统的鲁棒稳定性[J];中南大学学报(自然科学版);2004年02期

10 王炜;曾红兵;;不确定线性采样系统鲁棒稳定性[J];湖南工业大学学报;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨峻松;;含有不确定量的非线性组合系统的鲁棒稳定性[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年

2 董海荣;耿志勇;黄琳;;反馈不确定非线性系统的鲁棒稳定性[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年

3 唐建国;黄家英;唐祝清;;一类多项式族的鲁棒稳定性判定方法[A];1991年控制理论及其应用年会论文集（上）[C];1991年

4 李丽;陈亚陵;;乘法摄动类传递函数的鲁棒稳定性[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年

5 唐建国;;复系数多项式族的D鲁棒稳定性[A];1992年中国控制与决策学术年会论文集[C];1992年

6 刘永清;高存臣;;多组多滞后区间系数线性连续控制系统的鲁棒稳定性(Ⅱ)[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年

7 陈辉;王龙;;对象与控制器同时有摄动的线性反馈系统的鲁棒稳定性[A];1995年中国控制会议论文集（上）[C];1995年

8 张克跃;曹登庆;;变时滞动力系统的鲁棒稳定性条件[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年

9 高存臣;刘永清;;多组多滞后区间系数线性连续控制系统的鲁棒稳定性(Ⅰ)[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年

10 于年才;黄琳;;多项式族鲁棒稳定性的边界理论[A];1991年控制理论及其应用年会论文集（上）[C];1991年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 侯振乾;参数不确定飞行器控制系统鲁棒稳定性评估方法研究[D];西北工业大学;2015年

2 邵俊伟;基于实代数几何理论的区间系统鲁棒稳定性研究[D];电子科技大学;2012年

3 苏春华;灰色随机时滞系统的鲁棒稳定性研究[D];南京航空航天大学;2008年

4 郭发明;分布参数控制系统的小时滞鲁棒稳定性[D];四川大学;2002年

5 赵友刚;不确定性系统的鲁棒稳定性及控制研究[D];中国海洋大学;2008年

6 申涛;基于LMI方法的几类离散系统鲁棒稳定性理论研究[D];浙江大学;2004年

7 何德峰;约束非线性预测控制算法及其鲁棒稳定性研究[D];中国科学技术大学;2008年

8 钟其水;脉冲系统的鲁棒稳定性、无源性和脉冲控制研究[D];电子科技大学;2008年

9 吴海霞;几类动力系统的稳定性研究[D];重庆大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 姜锐;航空发动机线性变参数控制方法研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 焦艳会;不确定时滞关联系统的鲁棒稳定性研究[D];哈尔滨理工大学;2005年

3 李代钦;几类变时滞系统的鲁棒稳定性研究[D];湖南大学;2009年

4 关永强;参数不确定性系统的鲁棒稳定性研究[D];湘潭大学;2010年

5 马跃;几类不确定多时滞系统的鲁棒稳定性研究[D];中国海洋大学;2012年

6 刘剑敏;不确定时滞系统的鲁棒稳定性及鲁棒H_∞控制[D];陕西师范大学;2010年

7 彭述清;基于模型估计的多采样率控制系统鲁棒稳定性[D];云南大学;2010年

8 周朝霞;不确定时滞非线性系统的鲁棒稳定性研究[D];南昌大学;2007年

9 陈川华;两类时滞系统的范数连续性与小时滞鲁棒稳定性[D];重庆大学;2011年

10 田玉全;不确定时滞Lurie系统鲁棒稳定性研究[D];青岛大学;2014年

本文编号：691628