分布式架構(gòu)下的航空發(fā)動機(jī)多變量控制系統(tǒng)研究.pdf

1、航空發(fā)動機(jī)目前正朝著多變量、分布式控制方向發(fā)展。分布式控制具有傳輸延遲、節(jié)點(diǎn)故障等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。本文針對分布式架構(gòu)下航空發(fā)動機(jī)多變量控制系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)故障模式，開展控制律重構(gòu)的主動容錯(cuò)控制算法及試驗(yàn)研究。
　　首先，在某型渦扇發(fā)動機(jī)部件級模型基礎(chǔ)上，建立了線性狀態(tài)空間模型?；谒⒌木€性狀態(tài)空間模型開展了航空發(fā)動機(jī)多變量控制算法研究：（1）采用相對增益陣列方法設(shè)計(jì)控制器結(jié)構(gòu)，得到最優(yōu)和次優(yōu)的被控制量選擇方

2、案，為多變量控制和控制律重構(gòu)奠定基礎(chǔ)；（2）采用ALQR和H∞回路整形方法設(shè)計(jì)航空發(fā)動機(jī)多變量控制器，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)狀態(tài)的快速、穩(wěn)定控制；（3）設(shè)計(jì)控制律重構(gòu)方法，根據(jù)不同故障模式，重新選擇被控制量，重構(gòu)為新的多變量或單變量控制系統(tǒng)，保證發(fā)動機(jī)能正常運(yùn)行，同時(shí)還設(shè)計(jì)了平滑過渡算法，使得重構(gòu)過程平穩(wěn)。
　　然后，對南航自主開發(fā)的TTP/C總線控制器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，主要改進(jìn)了總線控制器數(shù)據(jù)收發(fā)電路、監(jiān)控電路和物理層電路，以解決分布式集群阻

3、塞故障問題。基于TTP/C總線控制器，根據(jù)航空發(fā)動機(jī)控制需求設(shè)計(jì)了智能節(jié)點(diǎn)的信號調(diào)理驅(qū)動電路及控制軟件，搭建了一個(gè)包含六個(gè)智能節(jié)點(diǎn)的分布式冗余控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了相關(guān)通道的信號標(biāo)定。
　　最后開展了航空發(fā)動機(jī)分布式控制系統(tǒng)的HIL仿真試驗(yàn)研究：（1）在分布式架構(gòu)下驗(yàn)證了ALQR和H∞多變量控制器的控制效果；（2）通過節(jié)點(diǎn)故障模擬，分別進(jìn)行了多變量和單變量控制律重構(gòu)的主動容錯(cuò)試驗(yàn)，并檢驗(yàn)了平滑過渡算法的有效性。試驗(yàn)結(jié)果表明，分布式架構(gòu)