航空发动机分散鲁棒控制方法研究

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1、中图分类号：V233.7论文编号：102870218-S109学科分类号：082502硕士学位论文航空发动机分散鲁棒控制方法研究研究生姓名曹良进学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向推进系统建模与仿真技术指导教师潘慕绚副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchontheDecentralizedRobustContro

2、lDesignforAero-EnginesAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyCaoLiangjinAdvisedbyAssociateProfessorPanMuxuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/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

3、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）南京航空航天大学硕士学位论文摘要综合考虑航空发动机完全分布式控制系统中的分散控制、时滞、不确定性和增益调度等问题，探索航空发动机分散鲁棒控制方法，为含时滞和不确定性的航空发动机分布式控制系统设计满足渐进稳定性或一致有界、一致最终有界、鲁棒性等性能指标的分散鲁棒控制

4、器。基于航空发动机部件级模型，运用小扰动法和拟合法建立航空发动机稳态点附近小偏差线性化模型。在小偏差线性化模型的基础上建立航空发动机不确定大系统模型、不确定时滞大系统模型，为分散鲁棒控制器设计奠定基础。构造状态观测器，设计与集中控制器等价的分散控制器。考虑满足匹配条件的不确定大系统，设计分式型分散鲁棒控制器，保证系统一致有界及一致最终有界。考虑不满足匹配条件的不确定大系统，设计控制器，利用Lyapunov稳定性定理，构造Lyapunov函数，获得LMI形式的不确定大系统稳定性条件。给出“参数调整法”和“递进法”，设计获得航空发动机全包线大范

5、围跟踪控制器。考虑分布式网络传输时滞的不确定大系统，设计控制器，利用双积分LKF，通过不等式放缩、引入自由权矩阵、Schur补引理等相关引理，获得保证系统渐进稳定且二次型性能指标最优条件。开展航空发动机全包线大范围分散跟踪控制器硬件在回路（HIL）仿真试验以及半物理仿真试验。仿真结果表明在控制器、执行机构和传感器均为实物的情况下控制器仍能保证被控系统的鲁棒性、实时性要求。关键字：航空发动机，不确定性时滞大系统、分散控制，增益调度，稳定性，一致有界性，一致最终有界性，鲁棒性。I航空发动机分散鲁棒控制方法研究AbstractConsiderin

6、gdecentralizedcontrolproblem,timedelayproblem,uncertaintyproblemandgainschedulingproblemintheaircraftenginedistributedcontrolsystem,weexploreaircraftenginedecentralizedrobustcontrolmethod.Thedecentralizedrobustcontrollerisdesigned.Theproposedcontrollercanguaranteetheclosed

7、-loopsystemasymptoticstabilityoruniformboundedness,ultimateuniformboundedness,androbustnessforaircraftenginedistributedcontrolsystemwhichcontainstimedelayanduncertainty.Bythesmallperturbationmethodandtheleastsquarefittingalgorithm,theaircraftenginelinearmodelnearasteadypoi

8、ntisextractedfromtheaircraftenginecomponent-levelmodel.Theaircraftengineuncertainlarge-sc