航空发动机直接推力控制

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1、第42卷第5期2010年10月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics航空发动机直接推力控制李秋红李业波王前宇(南京航空航天大学能源与动力学院，南京，210016)V01．42No．5Oct．2010摘要：为实现推力的多变量控制，首先研究了控制系统输出参数选择方法。输出参数选择采用相对增益矩阵(Relativegainarray，RGA)和灵敏度分析方法。当RGA对角元趋近1而其他元素较小时，回路之间的耦舍小，当输出对输入的灵敏度大时，输出易于控制。为此从常用被控参数中选择低压转子转速与推力构成控制系

2、统输出。由于推力不可测量，采用神经网络对其进行在线估计。神经网络的输入采用遗传算法从航空发动机诸多可测参数中选取。最后设计了Ho。控制器，通过闭环系统仿真，验证了本文方法的有效性。关键词：航空发动机；输出选择；推力估计；推力控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1005．2615(2010)05．0557—05DirectThrustControlofAeroengineLiQiuhong，LiYebo，WangQianyu(CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronau

3、tics，Naniing，210016，China)Abstract：Theoutputselectionapproachesarestudiedtorealizethemulti-variablecontrolofthethrust．Therelativegainarray(RGA)methodandthestaticsensitivityanalysismethodareadopted．WhenthediagonalentriesofRGAareclosetonumberoneandotherentriesaresmall，thecouplingbetweentheloopsis

4、small．WhenthesensitivityoftheoutputtOtheinputisbig，theoutputiseasytobecontrolled．Then，thelowpressurerotorspeedisselectedfromthecommonmeasurablecontrolledparametersandisusedtogetherwiththethrustasthesystemoutput．Sincethethrustisunmeasurable，theneuralnet—workisusedtOestimatethethrustonline．Theneu

5、ralnetworkinputsareselectedfrommanymeasur—ableparametersoftheenginethroughthegeneticalgorithm．Finally，aH。controllerisdesigned．Closedloopsystemsimulationsshowthatthemethodsinthispaperarevalid．Keywords：aeroengine；outputselection；thrustestimation；thrustcontrol近年来，航空发动机控制已经从液压机械式控制方式发展到数字电子式控制方式。传统

6、的基于传感器的控制方式不能直接控制推力、喘振裕度等最感兴趣的参数。鉴于发动机的复杂性，全包线、全状态以及使用期内性能蜕化等，难以用转速、压比等表示推力大小。为此在发动机及其控制系统设计中，不得不保留足够的安全裕度来补偿上述不确定因素。美国的智能发动机(Intelligentenginecon—trol，IEC)作为排在前四位的先进控制概念[1]，其研究的核心内容之一就是直接推力控制。直接推力控制的研究受到工程技术人员的关注[2．4】。从20世纪90年代起，美国等发达国家就开展了航空发动机的控制结构设计。根据控制目标，选择合适的输入和输出量，设计最优的控制器结构，以使系统性能达到最佳。

7、为此本文首先研究了控制系统输出参数选择方法，以使直接推力控制系统具有较好的鲁棒性和解耦性。1输出参数选择方法输出参数选择作为控制结构设计的一个部分，收稿日期：2009—07—08；修订日期：2009—12—03作者简介：李秋红，女，副教授，1972年6月生，E—mail：lqh203@rlLlaa．edu．en。558南京航空航天大学学报第42卷是航空发动机控制系统设计的一个重要内容。常用的输出参数选择方法有鲁棒稳定性和条件数方法(RSCN)[5-副、相对