航空發(fā)動機氣路部件故障容錯控制方法研究.pdf

1、本文針對某型渦扇航空發(fā)動機在氣路部件故障情況下，研究其在整個飛行包線內(nèi)的容錯控制方法。最終實現(xiàn)整個閉環(huán)控制系統(tǒng)在線的故障診斷和性能恢復(fù)，在保證發(fā)動機穩(wěn)定安全工作的基礎(chǔ)上減少發(fā)動機推力以及喘振裕度等性能損失。
　　基于容積動力學(xué)發(fā)動機部件級模型，研究建立狀態(tài)空間模型和提高線性化模型精度的方法。選取容腔中不同的熱力學(xué)參數(shù)作為狀態(tài)量建立狀態(tài)空間模型，并分析不同數(shù)量和不同類型的狀態(tài)量組合對于線性化精度的影響。在穩(wěn)態(tài)基點線性化模型的基礎(chǔ)上建

2、立了慢車到最大狀態(tài)的大范圍小偏差模型，得到了較高的模型精度。
　　針對航空發(fā)動機線性二次型高斯/回路傳遞恢復(fù)（LQG/LTR）多變量魯棒控制中需要手動選取設(shè)計參數(shù)的問題，提出基于量子行為粒子群優(yōu)化算法（QPSO）的LQG/LTR控制器設(shè)計方法。根據(jù)目標回路與實際開環(huán)回路的奇異值曲線自動優(yōu)化可調(diào)參數(shù)q，獲得控制器各設(shè)計參數(shù)。該設(shè)計方法降低了傳統(tǒng)手動調(diào)試的盲目性，具有良好的控制性能。
　　考慮外物吸入、機械斷裂，或者發(fā)動機性能蛻

3、化量達到一定程度時，可能引發(fā)的氣路部件故障，對易發(fā)生故障的高壓轉(zhuǎn)子部件根據(jù)效率和流量的下降程度劃分為高、中、低三個故障等級，提出離線設(shè)計性能恢復(fù)插值表并用于在線插值的方法對推力和喘振裕度進行恢復(fù)。對于高等故障采用QPSO算法計算發(fā)動機控制參數(shù)的調(diào)整值，對于中等及低等故障則利用近似函數(shù)求解，完成離線性能恢復(fù)插值表的設(shè)計。
　　在此基礎(chǔ)上，設(shè)計基于擴展卡爾曼濾波（EKF）的故障診斷模塊，以及將控制調(diào)整量轉(zhuǎn)換為指令調(diào)整量的非線性轉(zhuǎn)換模塊