民用大涵道比渦扇發(fā)動機建模與控制研究.pdf

1、近年來，國內對航空發(fā)動機領域的研制關注度在不斷升溫，尤其是對和大飛機項目密切相關的大涵道比民用渦扇發(fā)動機的研制。作為一種高成本，高風險的工業(yè)產品，高精度的發(fā)動機數值仿真模型對于航空發(fā)動機的研制具有極大的應用價值。因此，本文對民用大涵道比渦扇發(fā)動機建模技術開展研究，并對其控制方法進行了探索。
　　首先，本文以CFM56-5A發(fā)動機為研究對象建立了大涵道比民用渦扇發(fā)動機部件級模型。建模時考慮了較高的涵道比會造成風扇葉根與葉尖的特性不同

2、，將風扇的內涵道和外涵道部分進行分開建模，研究了部件間共同工作方程。建立了增壓級部件的導葉角模型以及外涵道的反推裝置模型。通過慢車以上加、減速過程及地面至空中巡航全過程仿真，初步驗證了所建立的模型的有效性，并為后續(xù)控制算法研究提供平臺。
　　其次，本文研究了一種航空發(fā)動機自適應比例-積分-微分（PID）控制方法。提出一種基于改進螢火蟲優(yōu)化的極端學習機算法，對發(fā)動機輸出進行預測，可在保證極端學習機預測精度的前提下減小網絡的規(guī)模，增強

3、其泛化能力。基于預測模型根據發(fā)動機工作狀態(tài)對PID控制參數進行調整。相較常規(guī)PID控制，提高了控制系統(tǒng)對發(fā)動機參數變化的適應能力。
　　最后，本文研究航空發(fā)動機高性能控制方法，包含航空發(fā)動機性能退化緩解控制和性能尋優(yōu)控制?；诜€(wěn)態(tài)映射、動態(tài)修正、退化補償設計推力估計器用于反饋，設計了內回路H2/H∞風扇轉速控制器和外回路PI推力控制器，并通過仿真驗證了在發(fā)動機性能退化情況下的推力恢復控制效果。性能尋優(yōu)控制研究基于自適應微分進化算法