[发明专利]航空发动机最大推力状态降保守性二自由度μ控制器

说明书

本发明提出一种航空发动机最大推力状态降保守性二自由度μ控制器，包括最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器组解算模块和退化参数估计回路。本发明设计的最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器采用小摄动不确定性发动机模型，消除了发动机不确定性中退化项，降低不确定模型的摄动范围，降低鲁棒增益调度控制器的保守性。退化参数估计回路实现退化参数的可靠估计，利用退化参数实现发动机性能退化时的增益调度控制。本发明实现发动机最大推力状态的降保守性二自由度μ鲁棒控制，具有强的鲁棒性并且保守性低，最大限度提高发动机在最大推力状态的性能，使发动机在最大推力状态稳定工作，提高发动机最大推力状态的推力。

技术领域

本发明涉及航空发动机控制技术领域，尤其涉及一种航空发动机最大推力状态降保守性二自由度μ控制器。

背景技术

航空发动机是一个复杂的非线性动力学系统，其控制系统容易受到工作条件，发动机性能下降，环境条件变化的影响，并且很难事先知道外部干扰和测量噪声的影响。由于飞机发动机的工作过程非常复杂，难以建立准确的数学模型，所以数学模型与实际系统之间总是存在差异。因此，有必要设计一种鲁棒控制器，用于在外部干扰信号，噪声干扰，未建模的动态特性和参数变化的情况下稳定航空发动机控制系统，并具有良好的性能。

战斗机由于需要实现高机动性，发动机的最大推力状态的性能至关重要。传统的鲁棒控制器虽然可以对发动机在最大推力状态实现稳定控制，然而，它们是非常保守的，因为它们将发动机退化看作发动机模型的不确定性进行鲁棒控制器的设计。事实上，发动机的性能退化程度可以通过测量参数来估计，从而消除不确定性模型中的退化项，缩小不确定性模型的范围，降低鲁棒控制器的保守性，提高发动机在最大推力状态的性能，从而使得飞机具有更好的机动性，在战斗中具有更加明显的优势。

另外，传统单自由度控制器无法同时兼顾航空发动机控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能，而二自由度H∞控制器设计方法由于没有考虑摄动结构会使得设计保守性增强。我们引入自由度μ控制器设计方法对航空发动机进行鲁棒控制器设计。在传统μ控制器的基础上加入前置滤波器和反馈控制器，通过调整反馈控制器使扰动抑制的能力达到最佳，在此基础上调整前置滤波器使系统的指令跟踪能力达到最佳。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种航空发动机最大推力状态降保守性二自由度μ控制器，同时兼顾航空发动机控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能，且保守性低，最大限度的提高发动机在最大推力状态的性能，使发动机在最大推力状态不仅稳定工作，并且提高发动机最大推力状态的推力，提高战斗机的机动性能。

本发明的技术方案为：

所述一种航空发动机最大推力状态降保守性二自由度μ控制器，其特征在于：包括最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器组解算模块和退化参数估计回路；

其中最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器组解算模块、退化参数估计回路与航空发动机本体以及航空发动机上的若干传感器组成退化参数调度控制回路；

所述最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器组解算模块产生控制输入向量u并输出给航空发动机本体，传感器得到航空发动机测量参数y；控制输入向量u以及测量参数y共同输入到退化参数估计回路，退化参数估计回路解算得到航空发动机的退化参数h，并输出到最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器组解算模块；

所述最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器组解算模块内设计有两个最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器；所述最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器包含前置滤波器和反馈控制器；两个最大推力状态降保守性二自由度μ鲁棒控制器采用以下过程得到：