基于几何设计法的航空发动机有限频域稳态抗扰控制器设计

作     者：陈佳杰 王继强 张海波 胡忠志 陈新民 CHEN Jiajie;WANG Jiqiang;ZHANG Haibo;HU Zhongzhi;CHEN Xinmin

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进制造技术研究所宁波315201 清华大学航空发动机研究院北京100084 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第9期

页      面：315-328页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家级项目 

主　　题：巡航工况 抗扰控制 有限频域 几何设计法 H∞控制 

摘      要：传统发动机稳态抗扰控制器在设计时,控制性能指标未能充分考虑被控对象及干扰信号的典型特征,如可作为反馈用的传感器和执行机构数量有限、干扰能量只集中在有限频域等因素,往往抗扰控制器设计的较为保守,并不总能获得满意的抗扰性能。本文提出一种可以在有限频域内采用几何图解法进行性能改进的稳态抗扰控制器设计方法“几何设计法,该方法可以直观地在复平面上定义闭环系统各输出量在有限频域内的控制性能指标以及控制量在受限情况下的系统抗扰性能极限,从而使用图解法的形式来解决有限频域抗扰控制器的求取问题。仿真结果表明,发动机在巡航稳态工况下,面对能量主要集中在2~16 rad/s有限频域的大气湍流马赫数干扰时,基于几何设计法设计的抗扰控制器相比传统混合灵敏度H∞控制器,风扇折合转速抗扰百分比提升30%以上的同时,推力抗扰百分比提升了15%以上。