涡扇发动机多回路切换保护控制与协调保护控制地研究

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1、万方数据AThesisinNavigation，GuidanceandControlIUJlllrrrUlJIIlllllllllIllllll1111111fJO124791ResearchonMulti—-loopSwitchingProtectionControlandCoordinatedProtectionControlforTurbofanEnginesByRenMiqingSupervisor：ProfessorZhaoJunNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取

2、得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=也思。学位论文作者签名：任椭／1日期：2．oJz辱∥月口因学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作

3、者签名：．=『壬≯步氟J丙晕＼√导师签名：签字日期：洳／2、∥2．2签字日期：刃肜。‘砬万方数据．II．万方数据东北大学硕士学位论文摘要涡扇发动机多回路切换保护控制与协调保护控制研究摘要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

4、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，介绍了日。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

5、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。应用日。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。基于应用日。混合灵敏度方法

6、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；圯混合灵敏度．．III．．万方数据东北大学硕士学位论文摘要．IV．万方数据ResearchonMulti--loopSwitchingProtectionControlandCoordinatedProtectionControlforTurbofanEnginesAbs仃actW

7、iththeimprovementoftheperformanceofmodemalrcraR，moreandmoremaneuverabilityrequirementsofaero-engineshavebeenasked．However,aero。enginesareverycomplicatednonlinearmultivariabletime-variantaerothermodynamicsystems．Intheflightenvelope，theaerodynamicandthermodynami