三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)建模與控制技術(shù)研究.pdf

1、重型運輸直升機(jī)飛行速度快、運載量大、飛行能力強(qiáng)，不僅是一種良好的兵員和軍事裝備運載工具，而且在非軍事應(yīng)用領(lǐng)域，也占據(jù)著舉足輕重的地位。而三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)因其功率較大，性能良好，較適合裝備于重型運輸直升機(jī)，但國內(nèi)尚未見有關(guān)三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)建模和控制方面的研究。本文圍繞直升機(jī)/三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)綜合模型的建立及其控制系統(tǒng)的設(shè)計開展研究工作。
　　首先，運用部件特性修正的方法得出三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)的部件特性，建立穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的平衡方程。選取合適的

2、初猜值，對模型進(jìn)行求解，完成三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立工作。并對直升機(jī)旋翼模型進(jìn)行了修正，建立了直升機(jī)/三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)綜合模型。
　　其次，研究了三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)的魯棒控制方法。設(shè)計了ALQR（增廣線性二次型調(diào)節(jié)器）控制器，通過將誤差增廣為系統(tǒng)的狀態(tài)量，利用LQR的狀態(tài)調(diào)節(jié)能力，使得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。設(shè)計了基于LMI（線性矩陣不等式）的H2/H∞控制器，將總矩作為干擾信號建模，利用H∞的干擾抑制能力，并通過構(gòu)造輸出方程將系

3、統(tǒng)的LQ指標(biāo)轉(zhuǎn)化為H2指標(biāo)，形成標(biāo)準(zhǔn)的H2/H∞問題，獲得了具有魯棒跟蹤和干擾抑制能力的控制器。通過數(shù)字仿真驗證了兩種算法的有效性。
　　最后，研究了三轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動機(jī)的綜合控制方法。針對主旋翼扭矩變化對功率渦輪轉(zhuǎn)速的干擾，研究了旋翼扭矩預(yù)測及前饋控制技術(shù)。實現(xiàn)了基于SVM（支持向量機(jī)）算法的扭矩預(yù)測技術(shù)，提出了基于ELM（極端學(xué)習(xí)機(jī)）的扭矩預(yù)測方法。設(shè)計了基于內(nèi)模原理的功率渦輪轉(zhuǎn)速控制器，將輸入信號的內(nèi)模直接加入控制器，通過極點配