航空发动机模糊鲁棒控制方法研究

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1、中图分类号：V233.7论文编号：102870218-S108学科分类号：082502硕士学位论文航空发动机模糊鲁棒控制方法研究研究生姓名顾彬斌学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向航空发动机建模与控制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一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringRobustFuzzyControlforAeroenginesAThesisinAero

2、spacePropulsionTheoryandEngineeringbyGuBinbinAdvisedbyAssociateProfessorPanMuxuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,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

3、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：航空发动机线性变参数控制方法研究南京航空航天大学硕士论文摘要随着现代先进航空发动机的发展，航空发动机的性能需求在不断提高，与之同时控制系统的性能指标也在不断增加。传统的模糊控制方法已经在航空发动机上开展了大量研究并取得了一系列优秀成果，但存在控制参数需要反复试验调节等问题，基于模糊模型的鲁棒控制能从理论上分析非线性对象的被控性能。基于以上考虑

4、，本文开展基于航空发动机模糊模型的建模与控制方法研究。针对航空发动机的强非线性特征，利用小扰动法结合拟合法建立航空发动机稳态点的状态空间模型。采用模糊集描述发动机系统动态特性变化、噪声、扰动等不确定因素。设计基线鲁棒控制器以及不确定性补偿器，保证发动机模糊不确定系统一致有界、一致最终有界，并考虑模糊系统动态、稳态性能以及控制成本的综合性能指标最优。仿真结果表明被控系统稳定且有较好的鲁棒性。针对航空发动机的包线特性，提出基于T-S模糊模型的多变量建模方法。以飞行条件参数作为T-S模型的前件变量，状态空间模型作为后件变量，反映发动机动态特性随飞行条件的变化

5、规律。而对于同一飞行条件，不同工况引起的模型特性变化考虑为系统结构参数的不确定性，建立航空发动机多变量不确定T-S模糊模型。进一步提出HH2/鲁棒控制结合Leitamnn结构不确定性的控制方法设计航空发动机全包线鲁棒控制器，避免不确定复杂系统控制器参数难以求解的问题，同时依据非二次李亚普诺夫函数保证系统一致有界、一致最终有界性能，其比渐近稳定性能更为宽松，更符合工程实际。仿真结果表明包线内发动机稳定且有较好的控制品质。依据某型涡扇发动机节流状态控制计划，采用Labview搭建航空发动机全包线多变量控制平台进行数字仿真。在此基础上，接入真实控制器进行硬

6、件在回路仿真测试。进一步开展半物理仿真，以电机转速和油泵模拟航空发动机的高压转子转速和主燃油供油，测试控制方法的实用性。仿真结果表明该控制器有一定的工程实用价值。比较数字仿真、硬件在环仿真以及半物理仿真的结果，分析产生差异的原因以便后续改进。关键词：航空发动机，模糊动态系统模型，不确定T-S模糊模型，一致有界、一致最终有界，半物理仿真。I航空发动机模糊鲁棒控制方法研究ABSTRACTWiththeincreasingimprovementofmodernadvancedaircraftengines,controlsystemsofaircraften

7、ginesbecomemoreandmoresophisticated.Conventionalfuzzyapproacheshaveattractedmuchattentiononaircraftenginesandmadegreatachievements,butthecontrolparametersaredependedonaseriesofsimulationsandexperiments.Thecontrolbasedonthefuzzymodelcanavoidthisproblemeffectively.Therefore,wedeve

8、lopafuzzymodelandproposearobustfuzzycontrolfora