变循环发动机多变量控制及性能寻优

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringMultivariableControlandPerformanceOptimizationofVariableCycleEngineAThesisinAerospaceScienceandTechnology(SystemSimulationandControl)byXueYichunAdvisedbyProf.YeZhifengSubmittedinPartialFulfillmentoftheReq

2、uirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要变循环发动机增加了循环过程可调部件

3、，可以改变外涵模式，兼具涡喷发动机高速状态推力大与涡扇发动机低速状态耗油率低的性能优势。由于可调变量的增加和发动机结构的不同，需要研究开发新的控制系统，进行多变量控制及仿真研究。变循环发动机性能寻优控制能充分发挥性能潜力。对变循环发动机进行预研是科学发展的必然趋势。通过变循环发动机部件级数学模型进行仿真，分析了飞行条件及变几何部件对发动机性能的影响。为了对变循环发动机进行更好的控制及仿真研究，增加遗传算法，对变循环发动机进行多目标性能寻优控制，在两种循环模式对变量进行寻优，分析变循环发动机控制方法。综合考虑变循环发动机的性能特点和结构特点，提出控制系统设计方案，运用基本的控制规律，改进PID算

4、法，对变循环发动机进行闭环控制仿真。提出一种调节计划，对变循环发动机进行飞行工况切换控制仿真，分析发动机控制系统的优劣。提出一种多变量控制实时性能寻优方案，修改模型并进行仿真，实时地对可调变量进行性能寻优，改进遗传算法编码过程，充分发挥变循环发动机性能，验证控制系统的适用性。关键词：变循环发动机，遗传算法，性能寻优控制，多变量控制，PID算法，仿真I变循环发动机多变量控制及性能寻优ABSTRACTSomecomponentsareaddedtothevariablecycleengineforthecycleprocesstobeadjustable.Thebypasscanbechanged

5、tohavetwoperformanceadvantages,bigthrustinhigh-speedstateofturbojetengineandlowfuelconsumptioninthelow-speedstateofturbofanengine.Becauseofthedifferentstructureandtheincreaseoftheadjustablevariables,newcontrolsystemshouldbedevelopedtoconductmultivariablecontrolandsimulation.Thepotentialityofvariable

6、cycleenginecanbeplentyexertedbyperformanceseekingcontrol.It’stheinexorabletrendofscientificdevelopmenttoresearchonvariablecycleengine.Influenceontheengineoftheflightconditionsandgeometricvariablecomponentsareanalyzedthroughthesimulationoncomponentlevelmodelofvariablecycleengine.Geneticalgorithmisadd

7、edtothemodelforbettercontrolandsimulationresearch.Multi-objectiveperformanceseekingcontrolisconductedforthevariableoptimizationintwocyclemodeloftheengine.Thedesignschemeofthecontrolsystemisputforwardc