本文關(guān)鍵詞：渦軸發(fā)動機模型修正及控制方法研究　出處：《南京航空航天大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：高精度的渦軸發(fā)動機模型是渦軸發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ),提高模型精度使其與試車數(shù)據(jù)相匹配是極其重要的研究內(nèi)容。而先進的控制規(guī)律可以提升渦軸發(fā)動機的功率響應(yīng)速度以及轉(zhuǎn)速抗干擾能力,是渦軸發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計的重點與難點。為此本文從某型渦軸發(fā)動機模型與實驗數(shù)據(jù)的匹配以及發(fā)動機控制規(guī)律兩個方面開展研究工作。在模型匹配方面,首先對部件級模型的設(shè)計點精度進行修正�；谧冞m應(yīng)度函數(shù)的微分進化算法,對各部件特性修正系數(shù)進行優(yōu)化,以達到減小總體建模誤差,提高模型精度的目的。采用變步長牛頓-拉夫遜迭代算法,基于平衡方程殘差范數(shù)變化趨勢來改變牛頓-拉夫遜迭代算法的步長,提高了模型的收斂性和收斂速度。在穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上,采用微分進化算法對核心部件的引氣系數(shù)、非轉(zhuǎn)動部件的總壓恢復(fù)系數(shù)以及各轉(zhuǎn)動部件的特性進行了修正,使修正后的模型在設(shè)計點的輸出與試車數(shù)據(jù)匹配精度滿足要求。在模型非設(shè)計點匹配方面,采用了兩種方法進行修正。一種是對非設(shè)計點的相鄰兩條轉(zhuǎn)速線進行修正達到多點匹配,另外一種是采用修正因子函數(shù)的方法,以已匹配的非設(shè)計點換算轉(zhuǎn)速線為基準,對非設(shè)計點進行修正。在修正完成的發(fā)動機模型基礎(chǔ)上,針對功率控制以及轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計控制器。基于小擾動法建立狀態(tài)變量模型,利用DE(微分進化)算法進行模型元素的求解,提高了模型的建模精度�；跔顟B(tài)變量模型,針對功率控制設(shè)計了基于LMI(線性矩陣不等式)方法的H_2/H_∞控制器,針對轉(zhuǎn)速控制設(shè)計了基于多目標優(yōu)化算法的H_2/H_∞控制器求解。論文通過仿真驗證了算法的有效性。
[Abstract]:High precision turboshaft engine model is the basis of turboshaft engine control system design. Improving the accuracy of the model and matching it with the trial data is a very important research content. The advanced control law can improve the power response speed and speed anti-interference capability of turboshaft engine, and is the key and difficult point of turboshaft engine control system design. In this paper, the research work is carried out from two aspects: the matching of the model of a certain type of vortex shaft engine and the experimental data and the control law of the engine. In the aspect of model matching, the precision of the design point of the component level model is corrected. Based on the differential evolution algorithm of variable fitness function, the correction coefficient of each part is optimized, so as to reduce the overall modeling error and improve the accuracy of the model. The variable step Newton lahson iteration algorithm is used to change the step length of the Newton Ravson iterative algorithm based on the change trend of the residual norm of the balance equation, which improves the convergence and convergence speed of the model. Based on the steady-state model, the total pressure of air entraining coefficient, non rotating parts of the differential evolution algorithm on the core components of the recovery coefficient and the characteristics of the rotating parts is modified, the modified model in the design of output point with test data, the accuracy meets the requirements. In the non design point matching of the model, two methods are used to modify the model. One is to modify the two adjacent speed lines of non design points to achieve multi point matching. The other one is to use modified factor function to modify the non design points based on the matching non design point converted speed line. On the basis of the modified engine model, the controller is designed for the power control and the speed control system. Based on the small perturbation method, the state variable model is built, and the DE (differential evolution) algorithm is used to solve the model element, and the modeling accuracy is improved. Based on the state variable model, a H_2/H_ infinity controller based on LMI (linear matrix inequality) method is designed for power control. A H_2/H_ objective controller based on multi-objective optimization algorithm is designed for speed control. The validity of the algorithm is verified by simulation.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V235.12

【參考文獻】

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本文編號：1347542