[发明专利]基于半积分与增益自适应的高超声速发动机供油规律设计方法

说明书

本发明公开了一种基于半积分与增益自适应的高超声速发动机供油规律设计方法，通过测量高超声速飞行器的飞行速度，与期望速度进行比较形成误差，然后将发动机加速分为快加速、慢加速与匀速或减速三个阶段。在上述三个阶段，设计不同的增益自适应供油规律与非线性供油规律组成的复合供油规律，尤其是在均速获减速阶段引入半积分测量，解决飞行器由于惯性导致的减速精准控制困难的问题，从而实现了对期望速度的精准跟踪。本发明提供的基于半积分的方法，解决了匀速巡航段速度超调量大的问题，而且由于积分的引入，速度控制的精度也较高。同时本发明仅需测量速度，而不像传统PID控制需测量速度的导数，因此该方法具有很高的工程实用价值。

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种基于半积分与增益自适应的高超声速发动机供油规律设计方法。

背景技术

高超声速飞行器是指速度大于5马赫的飞行器，由于其潜在的军事与科技价值，目前在世界范围内引起了强国的密切关注。

我国在近十年来也展开了重点项目研究，其难度与意义不亚于登月计划。目前高超声速控制的难度之一在于发动机，而发动机的设计难度除了集中于推力生成外，其供油与速度控制也面临着新的难题。主要是高超声速飞行器与传统低速飞行器所不同的是，其发动机的效率受飞行状态的耦合影响严重，因此实现精准的速度控制，也给供油规律的设计提出了更高的要求。而且由于高速带来的大惯性，以及供油系统本身的惯性与延迟，使得采用传统PID供油规律时，在由加速转入匀速巡航阶段时，必然引起较大的速度超调。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种基于半积分与增益自适应的高超声速发动机供油规律设计方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于半积分与增益自适应的高超声速飞行器发动机供油规律设计方法，按照以下步骤进行：

步骤一，测量飞行器的飞行速度并根据飞行速度构建速度误差；

步骤二，根据所述速度误差的大小设计第一加速段的供油规律；

步骤三，根据所述速度误差的大小设计第二加速段的供油规律；

步骤四，根据所述速度误差的大小设计匀速或减速段的供油规律。

进一步的，所述步骤一包括：

采用空速计测量飞行器的速度V，并根据所述飞行器的速度V构建速度误差e_V；其中：e_V＝V^d-V，V^d为飞行器的期望速度。

进一步的，所述步骤二包括：

令飞行器的初始速度误差为e_V0，当速度误差e_V＞f₁e_V0时，设计第一加速段的变增益非线性供油规律ψ₁，其中：

k_v1、k_v3、ε₁为正的参数；f₁为正参数，其选取范围为0＜f₁＜1；

k_v2采用自适应调节规律，其中：

为k_v2的导数；k_v2a、k_v2a1、k_v2a2为正参数。

进一步的，所述步骤三包括：

当0＜e_V＜f₁e_V0时，设计第二加速段的变增益非线性供油规律ψ₂，其中：