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基于UIO的航空发动机执行机构故障诊断

推进技术 2012年第1期33卷 98-104页

作者：何皑覃道亮孔祥兴王曦北京航空航天大学航空推进系/航空发动机仿真与控制实验室北京100191

为了提高航空发动机诊断过程中对噪声干扰和模型参数变化的鲁棒性,应用UIO(Unknown Input Ob-server)理论估计发动机动态系统的工作状态,通过干扰正交投影弱化外界干扰对状态估计的影响,处理了航空发动机执行机构的故障诊断问题。对航... 详细信息

为了提高航空发动机诊断过程中对噪声干扰和模型参数变化的鲁棒性,应用UIO(Unknown Input Ob-server)理论估计发动机动态系统的工作状态,通过干扰正交投影弱化外界干扰对状态估计的影响,处理了航空发动机执行机构的故障诊断问题。对航空发动机执行机构设计一组UIO观测器,其中每个UIO用于监测估计对应执行机构的故障偏移量,计算系统输出理论估计值与发动机实际测量信号间的残差数据,分析残差队列的幅值特性,实现航空发动机执行机构系统的故障检测和隔离。某型涡扇发动机上的实验结果表明,与Kalman滤波算法相比,UIO诊断方法更能鲁棒地检测和隔离出执行机构故障。

关键词：航空发动机发动机控制执行机构故障故障检测故障隔离

基于LMI涡扇发动机混合加权灵敏度H_∞动态输出反馈控制

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航空动力学报 2005年第2期20卷 309-313页

作者：覃道亮王曦郑铁军北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

利用回路整形和内模原理方法,选取合理频率域加权函数,结合实际被控对象状态空间模型,得到某广义被控对象状态空间模型,将原控制要求问题转化为标准H∞控制问题。基于LMI(LinearMatrixInequality)方法,对此广义对象进行最优H∞动态输出... 详细信息

利用回路整形和内模原理方法,选取合理频率域加权函数,结合实际被控对象状态空间模型,得到某广义被控对象状态空间模型,将原控制要求问题转化为标准H∞控制问题。基于LMI(LinearMatrixInequality)方法,对此广义对象进行最优H∞动态输出反馈控制器设计,进而求得原被控对象的控制器。以某型涡扇发动机为被控对象,进行混合加权灵敏度H∞动态输出反馈控制器设计,并在飞行包线范围内,进行了发动机控制系统非线性仿真验证。结果表明,此控制器满足抗干扰性、跟踪性要求,并具有一定鲁棒性。

关键词：航空、航天推进系统回路整形内模原理 LMI H∞ 动态输出反馈

一种基于LMI的航空发动机输出反馈PI控制

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推进技术 2004年第6期25卷 530-534页

作者：王曦覃道亮北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

基于LMI(LinearMatrixInequality,线性矩阵不等式),提出一种航空发动机PI输出反馈控制器设计方法。利用被控对象中控制向量2范数上界的限制,提出了一种改进ILMI(IterativeLMI)算法,用于解决控制受约束的航空发动机PI控制器的一种LMI描... 详细信息

基于LMI(LinearMatrixInequality,线性矩阵不等式),提出一种航空发动机PI输出反馈控制器设计方法。利用被控对象中控制向量2范数上界的限制,提出了一种改进ILMI(IterativeLMI)算法,用于解决控制受约束的航空发动机PI控制器的一种LMI描述求解问题。以某型双转子涡喷发动机为被控对象,基于LMI进行了PI输出反馈控制器的设计,并分区域在飞行包线进行了航空发动机控制系统仿真验证。结果表明,所得控制器满足预期设计要求,同时具有一定鲁棒性。

关键词：航空发动机输出反馈^+ 控制器设计仿真

基于UIO的航空发动机控制系统传感器故障诊断

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航空动力学报 2011年第6期26卷 1396-1404页

作者：覃道亮何皑孔祥兴王曦北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

研究了航空发动机控制系统传感器鲁棒故障检测与隔离问题,提出了一种克服不同干扰对控制系统诊断性能影响的方法.应用未知输入观测器(unknown input observer,简称UIO)理论来解耦航空发动机动态系统干扰,并针对控制系统传感器设计一族U... 详细信息

研究了航空发动机控制系统传感器鲁棒故障检测与隔离问题,提出了一种克服不同干扰对控制系统诊断性能影响的方法.应用未知输入观测器(unknown input observer,简称UIO)理论来解耦航空发动机动态系统干扰,并针对控制系统传感器设计一族UIO,提取出一系列的传感器残差特征数据,通过分析残差队列的幅值特性,实现航空发动机控制系统传感器故障诊断.在高斯白噪声、模型工作点变化和非高斯噪声三类干扰下的数字仿真结果表明,不管何种干扰,UIO诊断方法均能检测和隔离出传感器故障,在诊断鲁棒性方面,要优于Kalman滤波器诊断算法.

关键词：未知输入观测器(UIO) 航空发动机控制传感器故障故障诊断残差生成

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带执行机构的航空发动机控制系统设计仿真

推进技术 2005年第4期26卷 335-338页

作者：郑铁军王曦覃道亮李其汉北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

为探讨执行机构对航空发动机控制系统设计的影响,采用多变量H∞控制器设计方法进行了某型航空发动机中间状态控制系统的设计,利用数字仿真平台进行了有无执行机构时控制系统的对比仿真。结果表明,执行机构的加入能帮助控制器对控制量能... 详细信息

为探讨执行机构对航空发动机控制系统设计的影响,采用多变量H∞控制器设计方法进行了某型航空发动机中间状态控制系统的设计,利用数字仿真平台进行了有无执行机构时控制系统的对比仿真。结果表明,执行机构的加入能帮助控制器对控制量能量进行约束,同时,在控制量增大的方向上,控制系统具有很大的鲁棒稳定和鲁棒性能范围。

关键词：航空发动机控制系统鲁棒控制数值仿真

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鲁棒控制用于涡喷发动机控制器设计

航空动力学报 2005年第4期20卷 679-683页

作者：王曦杨杰覃道亮田凤欣王海龙北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 北京长空机械有限责任公司北京100101

基于LMI(LinearMatrixInequality,线性矩阵不等式)的方法,将PID控制律与鲁棒技术交叉结合,考虑了控制受限条件,提出了一种基于LMI的输出反馈PI控制器分段设计的切换方法。这一技术应用于某型涡喷发动机全功能的数字式电子控制器的稳态... 详细信息

基于LMI(LinearMatrixInequality,线性矩阵不等式)的方法,将PID控制律与鲁棒技术交叉结合,考虑了控制受限条件,提出了一种基于LMI的输出反馈PI控制器分段设计的切换方法。这一技术应用于某型涡喷发动机全功能的数字式电子控制器的稳态控制中,并介绍了该型涡喷发动机控制系统的组成,包括硬件、软件、步进电机执行机构及燃油计量装置。设计的电子控制器在发动机半实物仿真平台上进行了鲁棒性能的验证,实现了电子控制器的等转速调节功能和逻辑监控保护功能,满足涡喷发动机多功能FADEC控制要求。

关键词：航空航天推进系统数字式电子控制器 PI控制鲁棒性能 LMI方法半实物仿真涡喷发动机

用于涡轴发动机传感器故障诊断的未知输入观测器干扰矩阵估算

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航空动力学报 2016年第4期31卷 955-964页

作者：杨超王曦时瑞军周剑波高世煌覃道亮北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191 中国航空工业集团公司中国航空动力机械研究所湖南株洲412002

针对处理涡轴发动机控制系统传感器故障诊断问题时有着良好性能的未知输入观测器展开研究,分析了与系统建模误差相关的干扰矩阵对未知输入观测器观测出的系统状态准确度的影响,提出了一种基于全阶状态观测器的涡轴发动机系统模型干扰矩... 详细信息

针对处理涡轴发动机控制系统传感器故障诊断问题时有着良好性能的未知输入观测器展开研究,分析了与系统建模误差相关的干扰矩阵对未知输入观测器观测出的系统状态准确度的影响,提出了一种基于全阶状态观测器的涡轴发动机系统模型干扰矩阵的估算方法,该方法对某一固定工况下的干扰矩阵估算十分准确,使得根据此干扰矩阵设计出的未知输入观测器可以完全不受系统建模误差的影响.在此基础上,又给出了一种适应于更广泛工况范围的干扰矩阵近似方法,使得变工况下的未知输入观测器一样不受建模误差的影响.仿真结果表明:基于该方法估算出的干扰分布矩阵可以保证观测器具有良好的性能,在变工况下对发动机输出量估计残差的二范数不大于2.

关键词：涡轴发动机控制系统故障诊断与容错控制未知输入观测器干扰矩阵估算