航空推进系统性能寻优控制的系统模型

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1、2011￡■37目■1口Vol31N01Feb加11航空推进系统性能寻优控制的系统模型尹大伟1，樊照远2，廖瑛11国防科学技术大学航天与材料工程学院．长沙4100732海军驻沈阳地区发动机专业军事代表室．沈阳110043)尹大伟11981)，男．在读博±研R±．主{研究方向为航空发动机建模与控制．Ⅸ殛1行器系统罄懂与仿真。收稿日期：2010_09—28日，9摘要：mi推进《m性能寻忧茬制《基十摸型酌控制技卡，§萍十米厢曲《统模型是其*雠拽求±一。根据№№寻优控制晌琢理，守析T《统模型选择的厚Ⅲ，详№{*。￡T2邮

2、p枝．0摸垩：估计噗型自性能优m横型、*据寻德控制盛时”算的要求．绐＆i状鸯{量攫型和博志女璧模型妁＆li№表达武并舟绍7I崔娄现时撵型曲缱月奇浊美键词：航空推进条统；性能寻优控制；分段线性化模型；自适应模型；Kalman滤波SystemModelsofAviationPropulsionSystemPerformance-seekingControlYINIh—wcl。FANzh—vtb十LIAOYing’(1Collegeof^删3⋯¨JM删nmEngineenngNarmnaluⅢ一。#ofllc☆ntcT

3、echnnlo目]，Clmn#ha4【111173China；2№wJ^一w，"C⋯⋯R。P‘”r，，∞tJ。co瓜eⅢShenyang，ShengyangH}¨Chil¨、Abstract：Avintion⋯ub删perfar～．．e1eeking。o，¨刊～or¨“Jfmf^¨“嶝bm，a帅Ihemodellh5””mmdebd"kd《wPqP删讹⋯42bk。y，rc^删^一，^。principlef^u5enbymodeh一∞“mdⅢtfJrdmgIomPPSCIheoO：nⅥ^⋯fm“tels⋯r^⋯le

4、rizedN&1．ih，Ⅲ^"^⋯f¨P“，Ⅲ⋯modelⅢ“P。d枷Ⅵnf。QlhB⋯Ⅲu^』m⋯{Ⅱmr”‘¨¨⋯¨}·f"td⋯Ikl⋯ed自tmtIh帅s《nl"rarimtemMel删tmtuh⋯v—blen∞dei⋯“t㈣et

5、∞mH'enlor“he，2删eeringqpm“Ⅷmerfto^⋯intmr

6、hlevd．Keywords：aviationpropulsionsystem；performance-seekingcontrol；piecewlselineartzodmodel；adaptiv

7、emodel；Kalmanfiltering1引言随着数字式电子控制器和软件技术的发展．现代控制理论开始应用于航空发动机控制领域。20世纪80年代末，美国NASA开始航空推进系统性能寻优控制(PSC)研究，井将其在配装F—15战斗机的F100系列发动机上在娅声建和超声速飞行条件下成功地完成几种模式的飞行试验I：I。大量的仿真计算和飞行试验表明，性能寻优控制技术的应用，使发动机的推力增大、耗油率降低和涡轮进口温度降低，极大挖掘发动机潜能II。性能寻优控制是基于模型的连续寻优控制，因此2011t■37■■1目Vol3

8、7N01Feb201各个步骤所采用的模型是其关键技术之一m。对于航空推进系统性能寻优控翩技术，国内外进行了大量研究I“1，根据模型不同．主要采用2种技术方案：(1)通过求解发动机部件性能参数退化量修正基准模型*-；(2】是通过求解可测参数偏离量修正基准模型⋯‘I。本文主要采用第1种方案进行系统模型分析。2性能寻优控制模型选择PSC是基于模型的控制，通常要求模型准确和计算实时性，即要保证计算蘧度。但是，精确的模型往往很复杂，无法满足实时计算的要求。对于航空发动机部件级非线性模型，复杂气动热力计算和多维隐式非线性方程

9、组求解在现有运算能力的机载控制计算机上福难实现实时。性能寻优控制为保证实时计算，各部分模型都简化处理，主要途径是给定参考工作条件．在一系列选定的基准工作点，对非线性模型线性化得到简化的分段线性化模型，通过相似变换可获得全包线内分段线性化模型。所建简化线性模型虽然能够满足快速计算的要求，但是显然无法满足高精度要求，因此，采取对简化模型进行修正的策珞．以同时满足计算精度和速度的要求，选是性熊寻优控制中解决模型精度与计算速度矛盾的基本原理“。根据PSC原理．认为参数的基准模型计算值与测量值不一致是由部件性能退化引起的，

10、由部件性能参数退化量(EDP)来修正基准模型，以达到相关参数计算值与测量值一致。因此，需要建立相应的模型，采用适当的算法求解部件性能退化参数退化量。该模型仍需满足实时计算的要求。根据前面模型精度与计算速度分析，建立估计所用的分段线性化模型，选择线性估计算法Kdm蚰滤波器估计EDP。最终的性能优化算法在实际工程实现时，也是采用线性最优化的方法优化修正后的线性化推进系统模型，