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涡扇发动机多回路切换保护控制与协调保护控制研究

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涡扇发动机多回路切换保护控制与协调保护控制研究

作者：任泌青东北大学

学位级别：硕士

随着飞机性能的不断提高,人们对航空发动机也提出了越来越多的机动性要求。然而航空发动机是一个复杂、强非线性、多变量以及时变的气动热力学系统。在飞行包线内,随着航空推进系统的工作环境以及工作状态(如巡航、加速及减速等)的变化... 详细信息

随着飞机性能的不断提高,人们对航空发动机也提出了越来越多的机动性要求。然而航空发动机是一个复杂、强非线性、多变量以及时变的气动热力学系统。在飞行包线内,随着航空推进系统的工作环境以及工作状态(如巡航、加速及减速等)的变化,航空发动机的气动热力过程也会发生很大变化。本文针对航空发动机控制系统所面临的快速响应与安全性之间的矛盾,研究了航空发动机多回路切换保护控制与协调保护控制。首先,介绍了航空发动机的控制任务以及运行过程中存在的安全边界。控制输入通道中存在干扰问题,介绍了h。混合灵敏度相关理论,为后续多回路安全保护控制器设计提供了理论基础。简单介绍了涡扇发动机平衡流形展开模型。其次,针对航空发动机多任务与多目标的特点以及快速响应与安全性之间的矛盾,采用了多回路切换保护控制策略。简单介绍了切换系统及切换控制的相关理论知识。提出了多回路切换保护控制模型。多回路切换保护控制是按照安全性和快速响应的不同性能要求,设计相应的控制回路,并按照某种切换规则在各个回路之间进行切换的控制模式。当发动机安全运行时,使用正常的控制回路,保证发动机的性能要求;当发动机的某些输出量运行到安全边界时,则切换到相应的保护控制回路,保证发动机的安全性。因此,可以在相对简单的控制器之间进行切换,来解决航空发动机的快速响应和安全性之间的矛盾,又较单一控制器降低了设计的复杂性和保守性。应用h。混合灵敏度方法,设计了各回路控制器。分析了航空发动机多回路切换规则,提出了一种设计和计算简单的切换规则,即通过实时判断被保护量的输出与给定值之间的差值来选择发动机的控制回路。并通过仿真说明了利用多回路切换保护控制方法在保证系统安全性的前提条件下,改善了发动机的动态响应能力。再次,针对航空发动机多回路切换保护控制带来的某些问题,提出了多回路协调保护控制策略。基于应用h。。混合灵敏度方法设计的各回路控制器,按照某种协调策略对各个控制器进行加权处理来生成一个总的全局控制器。通过仿真验证其有效性,并与多回路切换保护控制进行比较,分析了多回路协调保护控制的优缺点。最后,对本文所做的工作进行了总结,并指出有待进一步研究的方向。

关键词：航空发动机安全保护多回路切换控制多回路协调控制 H∞混合灵敏度

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混合磁悬浮系统的h_∞控制器设计

微特电机 2011年第9期39卷 66-69页

作者：乔芳林小玲上海大学上海200072

鲁棒h∞控制通过引入3个加权函数矩阵,有效抑制了外界扰动和模型不确定性对控制性能的影响,从而使控制器具有鲁棒性。在分析了系统动态模型的基础上,通过合理选择加权函数,设计了混合磁浮系统的h∞控制器,并进行了仿真研究。仿真结果表... 详细信息

鲁棒h∞控制通过引入3个加权函数矩阵,有效抑制了外界扰动和模型不确定性对控制性能的影响,从而使控制器具有鲁棒性。在分析了系统动态模型的基础上,通过合理选择加权函数,设计了混合磁浮系统的h∞控制器,并进行了仿真研究。仿真结果表明:与传统的比例-积分-微分,即PID控制器相比,采用鲁棒h∞控制理论设计的混合磁悬浮系统控制器有较好的动态性能、较快的响应速度和较强的鲁棒性。

关键词：混合磁悬浮系统鲁棒控制 H∞混合灵敏度加权函数

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机载布撒器抗饱和控制器设计

弹箭与制导学报 2009年第6期29卷 45-47,54页

作者：罗智林刘藻珍孟秀云北京理工大学宇航科学技术学院北京100081

针对布撒器飞行控制系统鲁棒性能和饱和约束的要求,提出一种两步法的鲁棒抗饱和设计方法。首先,忽略舵系统饱和约束,利用H∞混合灵敏度方法设计布撒器的鲁棒控制器。第二步,利用RG思想,通过引入一路控制量监测回路,避免当指令较大时,出... 详细信息

针对布撒器飞行控制系统鲁棒性能和饱和约束的要求,提出一种两步法的鲁棒抗饱和设计方法。首先,忽略舵系统饱和约束,利用H∞混合灵敏度方法设计布撒器的鲁棒控制器。第二步,利用RG思想,通过引入一路控制量监测回路,避免当指令较大时,出现舵饱和现象。仿真试验表明,H∞混合灵敏度方法能够适应参数的变化和抑制干扰的影响,引入RG回路之后,系统能够对舵偏角进行有效的监测,对指令进行限制,避免舵偏角产生饱和。

关键词：机载布撒器舵饱和 H∞混合灵敏度

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基于鲁棒方法的被动式力矩伺服控制系统设计

基于鲁棒方法的被动式力矩伺服控制系统设计

作者：侯圣睿哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

被动式力矩伺服系统，是模拟飞行器舵机在空气中所受铰链力矩的一种地面半实物仿真系统。随着科技发展，对被动式力矩伺服系统的加载精度等性能指标要求，在不断提高。本文以某电动舵机被动式力矩伺服系统为背景，基于鲁棒方法研究了被... 详细信息

被动式力矩伺服系统，是模拟飞行器舵机在空气中所受铰链力矩的一种地面半实物仿真系统。随着科技发展，对被动式力矩伺服系统的加载精度等性能指标要求，在不断提高。本文以某电动舵机被动式力矩伺服系统为背景，基于鲁棒方法研究了被动式力矩伺服控制系统设计方法。首先，对被动式力矩伺服系统的研究现状进行了综述，总结了系统性能的主要影响因素，以及前人采用的控制方法优缺点。其次，在系统机理分析的基础上，建立了被动式力矩伺服系统的模型，并分析了被动式力矩伺服系统带有的非线性因素。再次，分析了影响被动式力矩伺服系统性能的主要因素，说明了多余力矩、死区特性、扭矩传感器测量误差和舵机参数不确定性对系统性能的影响。最后，在系统模型分析的基础上，基于H∞混合灵敏度方法，首先采用前馈补偿方法抑制多余力矩;然后采用死区逆补偿方法抑制齿隙死区非线性，从而改善被控对象模型;最后针对补偿后，带有舵机参数不确定性的线性系统，设计鲁棒控制器，以镇定系统，获得鲁棒稳定性，并通过仿真说明了所提出的方法的有效性。

关键词：负载模拟器鲁棒控制器多余力矩前馈补偿 H∞混合灵敏度

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采用辐射能信号的燃烧系统h_∞鲁棒控制

化工自动化及仪表 2010年第10期37卷 14-17页

作者：陈立军薛宏周正兴刁建超东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132012 天津国投津能发电有限公司天津300480

针对火电厂锅炉燃烧过程中主蒸汽压力控制系统的非线性、大时滞和大惯性,辐射能量信号能够对入炉燃料率的变化做出迅速的反映并进行快速补偿,设计一个基于混合灵敏度的h∞控制器作为主控制器。该控制器通过选择合适的加权函数,利用鲁棒... 详细信息

针对火电厂锅炉燃烧过程中主蒸汽压力控制系统的非线性、大时滞和大惯性,辐射能量信号能够对入炉燃料率的变化做出迅速的反映并进行快速补偿,设计一个基于混合灵敏度的h∞控制器作为主控制器。该控制器通过选择合适的加权函数,利用鲁棒控制工具箱得到鲁棒性强的控制器。仿真结果表明该方案显著提高了非线性、大时滞燃烧系统的控制品质。

关键词：燃烧系统辐射能加权函数 H∞混合灵敏度仿真

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燃烧系统不同鲁棒控制方法比较研究

燃烧系统不同鲁棒控制方法比较研究

BTT导弹地形跟踪/地形回避控制器设计方法

第26届中国控制与决策会议

作者：恒庆海鲁婧曹欢李丽北京信息科技大学自动化学院

针对现在火电厂燃烧控制系统采用常规h∞鲁棒控制设计,对得到的高阶控制器降阶后所得控制器组成的闭环系统,不能保证火电厂燃烧控制系统具有较好性能的问题,对常规h∞鲁棒控制设计,h∞鲁棒PI控制设计和μ综合鲁棒PI控制设计进行了比较研... 详细信息

针对现在火电厂燃烧控制系统采用常规h∞鲁棒控制设计,对得到的高阶控制器降阶后所得控制器组成的闭环系统,不能保证火电厂燃烧控制系统具有较好性能的问题,对常规h∞鲁棒控制设计,h∞鲁棒PI控制设计和μ综合鲁棒PI控制设计进行了比较研究.给出了火电厂燃烧系统鲁棒PI控制较好的设计方法.对具有大延迟的火电厂锅炉燃烧过程中,主蒸汽压力控制系统的H∞混合灵敏度等鲁棒控制方法进行了探讨.火电厂燃烧系统被控对象的特点是,在工况大范围变化时,模型有很大的变化.解决了一类常规的鲁棒性能设计不能保证火电厂燃烧控制系统具有较好性能的问题.给出了火电厂燃烧控制系统不确定性权函数和性能权函数的分析选择方法.进行了火电厂燃烧系统H∞混合灵敏度鲁棒控制器和μ综合鲁棒PI控制器分析设计,比较了火电厂燃烧控制系统H∞混合灵敏度鲁棒PI控制器和μ综合鲁棒PI控制器组成闭环系统的仿真结果,通过比较表明,μ综合鲁棒PI控制设计的火电厂燃烧控制系统具有较好的鲁棒性能.

关键词： H∞混合灵敏度 μ综合鲁棒控制锅炉燃烧系统

来源： cnki会议评论

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导航定位与授时 2015年第2期2卷 13-19页

作者：魏东辉水尊师徐骋北京机电工程研究所北京100074

针对倾斜转弯(BTT)导弹地形跟踪/地形回避控制任务,在弹体坐标系下建立了导弹的动力学数学模型,将滚转通道独立解耦,俯仰-偏航通道耦合设计;依据h_∞混合灵敏度理论,设计了俯仰-偏航通道过载控制器和滚转通道滚转角控制器;通过六自由度... 详细信息

针对倾斜转弯(BTT)导弹地形跟踪/地形回避控制任务,在弹体坐标系下建立了导弹的动力学数学模型,将滚转通道独立解耦,俯仰-偏航通道耦合设计;依据h_∞混合灵敏度理论,设计了俯仰-偏航通道过载控制器和滚转通道滚转角控制器;通过六自由度非线性仿真,验证了设计方法的有效性。

关键词：倾斜转弯地形跟踪/地形回避 H∞混合灵敏度

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PMLSM悬浮平台的鲁棒控制研究

PMLSM悬浮平台的鲁棒控制研究

作者：王义娜沈阳工业大学

学位级别：硕士

本文以高等学校博士学科点专项研究基金为背景,以一台单边铁心永磁直线同步电机（PMLSM）构成的高精度悬浮平台为研究对象,针对系统悬浮的特点和位置伺服系统对鲁棒性及定位精度的双重要求,在反馈线性化的基础上,结合二阶滑模控制,h∞... 详细信息

本文以高等学校博士学科点专项研究基金为背景,以一台单边铁心永磁直线同步电机（PMLSM）构成的高精度悬浮平台为研究对象,针对系统悬浮的特点和位置伺服系统对鲁棒性及定位精度的双重要求,在反馈线性化的基础上,结合二阶滑模控制,H∞混合灵敏度方法,对变量间具有非线性耦合,悬浮刚度低及存在参数变化、端部效应和负载扰动等诸多不确定性的PMLSM悬浮系统的鲁棒定位控制问题进行研究。主要研究内容包括如下几个部分：针对PMLSM悬浮平台各个变量之间存在非线性耦合的问题,采用非线性坐标变换和非线性状态反馈将这个多输入多输出（MIMO）非线性系统解耦成两个相互独立的单输入单输出（SISO）线性子系统。针对系统存在参数不确定性及负载扰动的问题,采用二阶滑模完成两个线性子系统的速度-位置控制器设计。首先采用反馈线性化实现系统的动态解耦,然后分别独立设计水平轴和法向垂直轴二阶滑模控制器的滑模面,最后采用二阶滑模控制的超螺旋算法来实现鲁棒控制律的设计。仿真结果表明,该策略在较好地实现PMLSM悬浮系统变量间的动态解耦后,对负载扰动和参数变化具有很强的鲁棒性,同时可有效地削弱抖振。针对PMLSM悬浮平台悬浮刚度低的问题,即因为系统释放了法向自由度,气隙长度很容易受推力,法向力波动及负载扰动等不确定因素的影响。设计了基于高级伪微分前馈反馈（PDFF）的h∞速度和位置比例控制器。采用h∞回路整形的设计思想将高级PDFF设计问题转化成h∞加权混合灵敏度问题。通过互质分解和部分极点配置法求出高级PDFF的控制器参数以实现伺服系统悬浮刚度的最大化（灵敏度函数的最小化）。仿真结果表明,所设计的控制器能够实现系统的完全解耦,满足高精度PMLSM悬浮平台对鲁棒性,快速性和精度的要求,同时还大大提高了系统的悬浮刚度。

关键词： PMLSM悬浮平台反馈线性化二阶滑模 H∞混合灵敏度悬浮刚度

基于免疫的永磁同步电动机h_∞鲁棒控制器设计

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微特电机 2009年第7期37卷 52-55页

作者：王栓王杰文战友郑州大学河南郑州450001 许昌龙岗发电有限责任公司河南许昌461690

针对永磁同步电动机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题,采用H∞混合灵敏度设计鲁棒控制器。将加权函数作为设计参数,这样控制系统的设计就可以表示为多目标优化问题,该文采用免疫算法来求解。在搜索到合适加权阵基础上,利... 详细信息

针对永磁同步电动机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题,采用H∞混合灵敏度设计鲁棒控制器。将加权函数作为设计参数,这样控制系统的设计就可以表示为多目标优化问题,该文采用免疫算法来求解。在搜索到合适加权阵基础上,利用MATLAB得到h∞最优控制器。

关键词：永磁同步电动机免疫算法多目标优化 H∞混合灵敏度加权阵