一、航空发动机用基于LMI控制受约束的PI控制器设计（论文文献综述）
李敏[1]（2020）在《执行机构故障的系统的事件触发滑模容错控制方法研究》文中研究指明由于元器件自身的使用寿命和系统自身固有的特性等因素,系统中长期运行的元器件,例如执行机构和传感器,往往会发生一些未知的故障,这些故障可能会造成系统性能下降甚至导致系统是不稳定的。因此,在控制系统设计的时候,需要考虑控制器的容错能力,确保当系统在发生故障时,系统仍然是稳定的且具有满意的性能。容错控制技术作为一种有效的解决该问题的方法,受到许多人的关注。另一方面,由于系统中存在未建模参数误差和外部扰动,控制系统的鲁棒性也是一个重要考虑方面。滑模控制技术是一种能够有效消除模型参数不确定和外部干扰影响的鲁棒控制方法。因此,结合滑模控制技术和容错控制技术设计具有强鲁棒性的滑模容错控制算法具有重要意义。此外,为了降低控制系统相应模块之间的通信频率,在控制系统设计中引入事件触发通信机制。但是,事件触发机制的引入带来了一些新的研究问题,例如设计有效可行的事件触发规则保证奇诺行为不存在,同时设计滑模容错控制器克服事件触发机制造成的状态误差的影响,保证滑模面的可达性问题。基于上述所述,本文围绕相应的事件触发滑模容错控制方法开展深入研究,其具体研究内容包括:研究了一类执行机构故障的线性系统自适应状态反馈事件触发滑模容错控制问题。采用动态均匀量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。基于量化的状态向量信号设计可行的事件触发条件。结合滑模控制技术和自适应控制技术设计了自适应状态反馈事件触发滑模容错控制算法保证闭环系统的稳定性和滑模面的可达性。给出了可以避免奇诺行为的事件触发条件参数设计方法,分析了任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类执行机构故障的线性系统自适应输出反馈事件触发滑模容错控制问题。利用动态均匀量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。设计一个动态补偿器,结合量化的测量输出向量和动态补偿器的状态向量设计了可行的事件触发机制。基于测量输出和动态补偿器状态向量设计了一种滑模面,并给出了滑模面稳定的充分条件。结合自适应控制技术和滑模控制技术,设计了自适应输出反馈事件触发滑模容错控制律保证滑模面的可达性。通过理论分析给出了事件触发条件参数的选择方法,得到了任意两个连续触发事件之间的时间间隔估计值。研究了一类执行机构故障的Markov系统异步自适应事件触发滑模容错控制问题。利用动态对数量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。基于量化的状态信息,设计一种新的事件触发规则。结合滑模控制技术和自适应控制技术,提出一种异步自适应事件触发滑模容错控制策略,使其能够有效补偿执行机构故障、事件触发机制导致的状态延迟和量化误差对系统的影响,且同时能够保证闭环系统的状态轨迹到达滑模面附近的一个小邻域内并停留在邻域内。给出了所设计的事件触发条件能够避免奇诺行为的充分条件,并从理论上分析在所设计的事件触发机制下,任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类执行机构故障和状态依赖的攻击信号情况下的Markov系统自适应事件触发滑模容错控制问题。对原系统进行坐标转换,利用新坐标下的状态向量设计滑模面,分析了滑动模态的稳定性,给出了滑模面参数的设计方法。基于新的坐标下的状态向量设计了可行的事件触发条件,给出了事件触发条件参数的选择方法。利用受损的事件触发状态向量和滑模面设计了自适应事件触发滑模容错控制策略,实现对未知参数的估计和补偿,保证系统的稳定性和滑模面的可达性,克服执行机构故障、事件触发状态误差和攻击信号的影响。分析了任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类混杂执行机构故障和攻击信号情况下Markov系统自适应事件触发滑模控制问题。设计了一种模态依赖的滑模面,使得布朗随机过程对滑模运动的没有影响,给出了滑动模态的稳定条件。设计了一种可行的事件触发机制,并提出了一种模态依赖的自适应事件触发滑模容错控制策略,能够有效补偿执行机构故障、外部干扰、事件触发误差和攻击信号的影响,保证系统的稳定性和滑模面的可达性。分析了所设计的事件触发机制的最小触发事件间隔。
黄秀韦[2]（2020）在《空间组合体的姿态控制与控制分配》文中指出从1957年人类第一颗人造卫星发射太空以来,现已有近万颗有效卫星在轨运行。一些卫星由于燃油耗尽或动力装置受损,导致其丧失姿态或轨道机动能力,造成巨大的经济损失。为延长这些失效卫星的在轨使用寿命,移除空间碎片,本文探讨了机械臂捕获失效卫星或空间碎片后形成组合体的相关控制问题。针对捕获后组合体的质心、质量特性以及执行器配置矩阵发生巨大改变这一背景,本文研究了组合体的姿态控制以及控制分配问题,主要内容包括:首先,建立了不同执行器下的组合体姿态动力学方程。针对推力器驱动的组合体,考虑捕获后组合体的质心和推力器配置矩阵发生变化,在组合体体坐标系下建立了组合体姿态动力学方程。同时,针对反作用飞轮驱动的组合体,考虑捕获后组合体的质心和反作用飞轮配置矩阵发生变化,基于动量守恒定律,在组合体体坐标系下建立了组合体姿态动力学方程。其次,考虑组合体质心以及质量特性已知且忽略外部扰动,研究了组合体姿态和姿态速度跟踪以及控制分配问题。基于比例微分反馈的直接参数方法设计了控制力矩。由于捕获前后组合体质心位置改变引起推力器配置矩阵改变,控制力矩需要重新分配。针对配置矩阵完全已知和存在误差的情形,分别提出了改进的基于零空间的控制分配法和具有多面体、多胞体以及线性形式摄动的鲁棒控制分配法。最后,数值仿真结果验证了所提的控制器、改进的控制分配法以及鲁棒结构控制分配法和优越性。然后,考虑组合体转动惯量不确定性的情形,分别研究了角速度受限的组合体姿态跟踪和量测不确定的组合体姿态稳定问题。一方面,设计了一种结合动态∞范数受限控制分配的反步控制方案。首先,提出了一种基于扰动观测器的受限反步控制法,用以生成虚拟输入信号,使姿态和角速度跟踪误差收敛于零的小邻域内。其次,考虑执行器幅值和速率受限,通过线性规划法解决了动态∞范数受限控制分配问题,最后,仿真实例证实了所提控制算法的有效性。另一方面,提出了一种结合鲁棒控制分配的动态面控制方案。首先,建立了考虑测量不确定性的组合体姿态动力学模型。其次,基于两个非线性扰动观测器,采用反步法设计虚拟控制力矩,使闭环系统的所有状态收敛于零的小范围内。然后,针对重构后的反作用飞轮配置矩阵不确定的情形,设计了基于LMI的鲁棒控制分配方法。最后,仿真实例证实设计的控制算法使组合体姿态稳定控制。再次,考虑受轨道控制力矩影响的情形,研究了带有预设性能的组合体姿态稳定控制和鲁棒动态控制分配问题。建立了考虑轨道控制力矩影响的组合体姿态动力学模型。基于非线性扰动观测器,设计了带有预设性能的动态面虚拟控制力矩,使得闭环系统的姿态在规定的约束范围内收敛到零的小邻域,其他闭环状态一致最终有界。针对推力器配置矩阵存在不确定以及考虑动态性能,将控制分配问题转化为最大最小最优问题,提出了一种鲁棒动态控制分配策略。仿真实例证实了所提预设动态面控制法和鲁棒动态控制分配算法的有效性。最后,考虑组合体的执行器受故障的情形,研究了带有预设性能的组合体姿态容错跟踪控制问题。建立了考虑转动惯量不确定性、执行器饱和以及反作用飞轮故障的组合体姿态跟踪动力学模型。通过预设函数将“受约束的”状态转化为“无约束的”状态,并基于动态面法和非线性扩展状态观测器,设计了一种容错控制器,通过调整控制器参数使“无约束的”状态稳定,最终使闭环系统的姿态跟踪误差按预设轨迹收敛,且其他状态一致最终有界。仿真实例证实了所提算法分别在执行器故障和正常情形下均可以实现控制目标。
徐涛[3]（2020）在《风能转换系统主动容错控制方法研究》文中进行了进一步梳理风能是绿色、清洁的新型能源,在替代传统不可再生能源的众多新能源中占据着重要的位置,在世界各国努力将风能作为其可持续能源发展体系的重要一环之际,整个风电产业也同样面对着巨大的发展挑战。在实际工程应用中,风电设备通常安装在偏远高山或远离海岸等环境、气候恶劣的区域,并且其内部结构复杂、多样,属于强非线性系统。由于长期遭受外部环境和系统内部不确定性的影响,导致整个风能转换系统（Wind Energy Conversion System,WECS）内部元器件故障发生频繁,这不仅威胁风电机组高效、安全、稳定运行,也影响整个风电产业广泛工程化进程。本文针对WECS中高发的执行器故障和传感器故障问题主要做了以下研究工作:针对WECS中可能出现的执行器故障问题,同时考虑系统的参数不确定性,研究了一种基于状态以及故障估计的执行器故障鲁棒容错控制策略。首先利用T-S模型对系统进行描述,考虑到系统的不确定性、不可测变量和执行器故障,在基于观测器故障重构条件下,采用补偿控制方法,设计了模糊调度容错控制器（Fuzzy Robust Scheduling Fault-Tolerant Controller,FRSFTC）。通过求解线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）的方法得到控制器和观测器增益。根据泰勒级数（Taylor series）和李雅普诺夫（Lyapunov）函数,给出了在执行器故障情况下闭环系统稳定的充要条件,实现了系统容错控制的完整性。最后,以风能转换系统为仿真实例进行分析,仿真实验结果表明,考虑系统的不确定性,当系统发生执行器故障时,在额定的风速下,所设计的模糊调度容错控制器在保证系统各状态正常运行的同时,可以实现最大的风能捕获。针对WECS中可能出现的传感器故障以及系统的不确定性问题,研究了一种基于T-S模糊观测器的传感器故障容错控制策略。首先考虑到系统本身的不确定性,通过建立系统的不确定T-S模型,设计了基于T-S模糊观测器的故障检测和识别（fault detection and isolation,FDI）方法。利用模糊观测器输出的状态估计值与实际传感器检测到的测量值对比分析残差,通过决策模块和切换器选择基于正常传感器和观测器对输出的状态重构。然后采用平行分布补偿（Parallel distributed compensation,PDC）方法设计鲁棒模糊控制器,实现对不确定非线性系统传感器故障的容错控制。最后通过引用Taylor series和Lyapunov函数给出了闭环控制系统稳定的证明方法。通过仿真可以看出,当WECS中出现传感器故障时,采用所设计的容错控制方法,能有效降低系统因传感器故障造成的冲击与振荡,使系统的鲁棒性能得到提高,在故障下的安全、稳定运行得到保证。
章智凯[4]（2020）在《输出受约束系统的改进自适应动态面控制》文中指出任何实际控制系统出于物理器件局限性、性能和安全需要等因素考虑都不可避免地会受到各种约束条件的限制。如果系统运行过程中这些约束条件得不到满足,将可能导致系统性能下降甚至造成不稳定。另一方面,随着科学技术的飞速发展,控制领域研究对象日趋复杂,人们对控制品质要求也日益提高。在实际需求和理论挑战的驱动下,输出受约束系统的控制近年来受到广泛关注。动态面控制是在经典Backstepping方法的基础上发展起来的一种主流非线性控制设计方法。它具有Backstepping方法的优点而克服了其固有的“复杂性爆炸”缺陷,因此在理论和应用研究中都备受青睐。然而,基于现有动态面控制方法所设计控制器稳定性条件与系统的初始条件、参考输入都密切相关,控制器参数取值范围无法明确给出。另外,最终控制精度也依赖于设计参数取值因而无法事先指定。这些缺点使得控制器实现时设计参数选择尤为棘手,给设计者带来不便。基于现有动态面控制方法对输出受约束系统设计会使控制参数选择和系统调试难度进一步增大,且参数取值还会对初始输出可行区域大小产生影响。考虑上述背景,本论文提出一种改进的自适应动态面控制方法,并以此为基础,系统地对输出受约束的不确定下三角非线性系统控制进行研究,并将所提出的理论方法应用于考虑攻角约束的高超声速飞行器纵向控制设计。全文主要研究内容包括:1.提出了一种改进的自适应动态面控制方法克服现有动态面控制方法的局限性。这种改进方法在传统Backstepping方法的基础上,引入非线性自适应滤波器避免对虚拟控制律进行复杂的求导运算,同时结合带有平坦区域的Lyapunov函数进行稳定性分析。基于该方法所设计的控制器不但可以保证闭环系统所有信号一致最终有界和跟踪误差收敛到事先指定精度,而且稳定性条件也与系统的初始条件、参考输入无关,控制参数取值范围可以明确给出。因此,控制器实现时设计者只需从参数可行范围内自由取值以提高闭环系统动态性能。数值仿真结果进一步验证了所提方法的有效性。2.针对输出受时变非对称约束的不确定严格反馈系统跟踪控制问题,提出了基于时变非对称障碍Lyapunov函数的和基于非线性映射（Nonlinear Mapping,NM）的改进自适应动态面控制方案。所得控制器能在保证输出约束满足前提下使得系统输出以指定精度跟踪参考信号,且闭环系统所有信号一致最终有界。与已有结果相比,所提的两种控制方案都能将初始输出可行区域扩大为整个约束区间,放宽对初始条件要求,并且控制参数的取值范围可以明确给定。其中,基于NM的设计所得控制器结构简单,便于设计者使用。仿真研究进一步验证了所提约束控制方案的有效性。3.利用基于NM的改进自适应动态面控制方法研究了输出受约束的不确定纯反馈系统的跟踪控制。从解决非仿射特性带来困难的角度出发提出两种控制方案。一种是利用系统变换将非仿射系统转化为严格反馈系统,继而按照严格反馈系统的设计方法设计约束控制器。另一种是直接利用纯反馈系统本身结构,结合新型坐标变换进行设计。借鉴“最少学习参数”的思想,通过估计每一步设计中不确定参数的最大值而不是参数本身,既可以减少在线调节参数个数,又能一定程度避免过参数化问题。所得的控制器结构简单,计算量小,还克服了现有结果中常见的控制器循环结构问题以及基于逼近器方法的缺点。仿真研究进一步验证了所得理论结果正确性与有效性。4.将基于NM的改进自适应动态面控制方法拓展应用于解决状态不可测系统的输出约束控制问题。针对输出受约束的参数输出反馈系统,构造降阶K-滤波器估计不可测状态,在高频增益符号已知和未知两种情况下分别设计控制器,并给出了闭环系统严格的稳定性分析。所提输出反馈控制策略的整个设计过程只含ρ步（ρ为系统相对阶）,且只有第一步需要对不确定参数进行估计,因此显着地降低了控制设计的复杂程度,所得控制器的结构也十分简单。特别地,针对高频增益符号未知情形,结合Nussbaum增益技术设计,本文方法还可以避免Nussbaum函数自变量漂移问题。仿真结果验证了所提方法的有效性。5.研究了考虑攻角约束的高超声速飞行器纵向控制系统设计问题。将飞行器纵向运动模型拆分为速度子系统和高度子系统,并将攻角约束问题归结为高度子系统中姿态回路输出约束问题,采用攻角反馈实现对其直接控制。根据飞行任务给出速度指令和攻角指令,综合考虑不确定性等因素影响,对速度回路和姿态回路分别建立面向控制设计模型并设计相应的控制律,使得实际飞行速度和攻角分别跟踪各自指令从而完成既定飞行任务。其中,在姿态回路设计时采用基于NM的改进自适应动态面控制方法从理论上严格保证攻角约束满足。闭环仿真结果表明所设计控制器能达到满意的控制效果。
朱日兴[5]（2020）在《传感器失效对航空发动机限制保护的影响分析》文中进行了进一步梳理“民机发展、适航先行”,为了我国大飞机的发展,局方对发动机控制系统的安全性提出了一系列要求。传感器作为控制系统不可或缺的硬件分系统,它通过感知并传递信息来实现闭环控制功能。然而,航空发动机运行环境恶劣,传感器失效是不可避免的。此外,发动机控制系统需要保证关键变量（如风扇转速或涡轮温度）能够维持限制。目前,国内外对限制保护的研究都是在传感器处于正常的条件下进行。本文从传感器失效角度,以发动机限制保护为对象开展了一系列研究,主要研究内容如下:（1）探究了稳态、无限制保护下转速传感器失效对发动机转速控制系统的影响。首先对传感器失效模式进行了研究,发现传感器可能在偏置、漂移、冲击、周期性干扰、开路及短路上发生失效,并以电流的形式表征出各类故障。其次针对无限制保护的转速控制系统,在传感器失效下进行研究,从风扇转速响应、偏差信号、传感器输出信号、输出燃油流量等方面分别对系统进行失效影响分析和故障仿真研究。结果表明,冲击故障对系统影响最小,开路故障影响最大,故障影响程度从小到大排序为:冲击、偏置、漂移、短路、周期性干扰、开路。（2）基于稳态的转速控制系统,探究了转速传感器失效对转速限制保护的影响。通过设计转速限制保护装置和设定限制参数,嵌入到转速控制系统中,研究了传感器失效下设定点发生严重偏离的问题,并与在无限制保护的转速控制系统做了对比分析。结果表明,拥有限制保护的系统,其故障影响程度显着降低,系统具备一定的故障容忍力。（3）基于过渡态的涡轮温度控制系统,探究了温度限制保护下温度传感器失效对系统的影响。由于过渡态下控制系统常常不稳定,尤其是会产生超调过大问题。为此,设计增加了温度限制保护装置和设定限制参数进行仿真分析。结果表明,限制保护可有效减小超调过大现象,进行了来回两次切换,实现了控制系统的平滑控制。同时,改变传感器失效程度与限制参数,发现对系统中限制保护的切换时刻具有超前或滞后的影响。本文从传感器失效的角度,探究传感器失效对航空发动机限制保护的影响,尤其在传感器失效和设定限制的不同,发现了控制系统的切换时刻将会出现超前或滞后现象,丰富了航空发动机限制保护相关的研究内容,也为适航审定提供一定技术支持,具有一定的创新性。
夏萌[6]（2018）在《变海拔下柴油机二级增压系统的控制方法研究》文中研究说明我国地理环境复杂多样,山地和高原地形在国土面积中占有很大的比例,高原地区车用柴油机进气状况的恶化极大的影响了其性能的发挥。近年来,工程运输、国防装备都对提升柴油机的变海拔适应性能提出了客观要求。二级增压系统一方面可以保证柴油机在高原环境下具有较高的增压压比,改善高原地区柴油机进气状态恶化的状况;另一方面,由于高压级涡轮旁通阀的调节作用,二级增压系统的压比可以根据工况变化进行调节,从而可以满足不同工况下的增压压力需求。二级增压系统在提升柴油机变海拔适应性能方面取得了良好的效果。本文以二级增压柴油机系统为研究对象,以提升柴油机变海拔下性能为目标,进行了变海拔下柴油机二级增压系统的控制方法研究。对二级增压柴油机开展了详细的动态建模及相关参数影响规律研究。从研究对象的动态特性出发,搭建了二级增压柴油机动态仿真模型并通过实验数据进行了模型校核。通过系统稳态过程仿真分析了高压级涡轮旁通阀开度、喷油提前角和循环喷油量对柴油机关键性能指标参数的影响规律,并通过典型动态工况仿真分析了影响二级增压柴油机系统增压压力的关键因素（旁通阀开度和循环喷油量）。为后续稳态控制参数匹配、可调执行机构控制和增压压力的控制的研究工作奠定基础。以提升柴油机不同海拔下的平均有效输出功率为目标,提出一种基于模糊P调节器的模糊优化算法。首先在柴油机外特性运行区域,实现二级增压系统稳态过程控制参数（涡轮旁通阀的开度）与供油参数（循环喷油量和喷油提前角）的优化匹配。根据各海拔外特性的优化结果进行台架试验,试验结果表明,4500m额定点的柴油机功率为266k W,达到平原功率的80.6%,证明了优化算法的有效性。其次在部分负荷区域,通过仿真分析不同涡轮旁通阀开度对柴油机功率的影响,优选出部分负荷的最优旁通阀开度和最优增压压力。最后采用线性插值的方式获取全工况下最优的旁通阀开度和增压压力脉谱图,分别作为二级增压系统增压压力开环控制的输出和闭环控制的控制目标。针对二级增压系统可调执行机构的控制展开研究。首先搭建了二级增压系统可调执行机构试验台架,对气体压力调节电磁阀的动态特性展开试验研究,获得了气体压力调节电磁阀输入输出变参数传递函数关系式;其次基于传递函数建立了气体压力调节阀、气动执行器和整个可调执行机构的动态系统模型;然后针对传统PID（Proportion Integral Differential）方法解决变参数问题时在控制性能和鲁棒稳定性方面存在的不足,同时考虑排气等非线性干扰因素及系统结构参数的不确定性,采用线性变参数混合H2/H∞输出反馈控制器设计方法进行了可调执行机构控制器的设计;最终通过柴油机典型工况仿真对可调执行机构控制算法进行了验证。针对二级增压系统的增压压力闭环控制算法设计展开研究。针对循环喷油量剧烈变化带来的增压压力超调问题,选取稳态优化得出的增压压力脉谱图作为控制目标,设计了两种增压压力闭环控制算法。首先在原有基于增益调度的增压压力PI控制算法基础上,建立了动态过程循环喷油量变化对比例增益和积分增益的影响关系式,设计了基于动态修正与增益调度的增压压力PI控制算法,仿真结果表明,对比基于增益调度的PI控制算法,改进的动态修正算法使柴油机定负载加速过程中增压压力的超调量降低了56%;其次设计了基于外部回归神经网络的增压压力预测控制算法,通过不同海拔下的动态工况参数辨识获取神经网络的训练数据,基于带有输入和输出延迟的回归网络建立了具有变海拔预测能力的增压压力动态预测模型,采用牛顿-拉夫森迭代法进行目标函数解算,并对预测控制算法的误差稳定性进行了推导,仿真结果表明,对比基于增益调度的PI控制算法,预测控制算法使柴油机定负载加速过程中增压压力的超调量降低了33%,有效地解决了PID控制器在解决增压压力控制这一多输入单输出控制问题时存在的不足,并降低了控制器设计过程的标定量。
高亚辉,段玉杰,徐季[7]（2017）在《基于切换系统理论的航空发动机鲁棒PI控制》文中研究说明针对航空发动机最大状态多个回路抢占燃油控制权的特点,建立相应的切换系统模型,并考虑发动机可能的性能衰退,在模型中引入不确定性,随后基于切换系统理论为这类系统设计鲁棒PI控制器,以实现航空发动机多回路间匹配切换控制。控制器设计的基本思想是通过构造分段二次Lyapunov函数,保证控制权在不同回路间发生切换时闭环系统能量递减,且性能在给定评价指标下最优。设计结论被转化为线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）描述,用LMI工具箱很容易求解。最后,以某型涡扇航空发动机控制为例验证了所提方法的有效性。
陈超[8]（2017）在《基于切换策略的航空发动机多目标控制设计》文中研究说明航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,对它进行的控制设计要兼顾多方面的控制需求。一方面,航空发动机的核心任务是迅速地为飞行器提供稳定可靠的推力。另一方面,因为航空发动机在宽广的飞行包线内运行,运行过程中,发动机受到多种安全边界的限制,又要应对可能出现的外部干扰以及飞行条件的不确定的改变引起的发动机动态规律的变化。此外,执行机构的物理限制也要求控制输入满足一定约束。这些因素都限制了航空发动机稳、准、快地为飞行器提供动力。切换控制策略是解决航空发动机多目标控制问题的有效途径。然而由于这一问题十分复杂,连续动态、离散动态以及约束之间的相互作用机制及其对系统性能的影响机理远未明晰,所以对航空发动机多目标切换控制的系统化设计法的研究还很有限。本文研究了航空发动机在受到安全性约束,飞行条件的不确定改变,以及控制输入受约束等情形下的多目标切换控制设计问题,主要工作概括如下:第一,为了解决航空发动机“安全性”与“跟踪性能”两大目标之间的矛盾,提出了基于指令切换策略的多目标控制设计方法。该方法针对安全性与跟踪性能分别设计子控制器,再设计切换律来指导子控制器间的切换,实现多目标之间的权衡兼顾。增大了控制设计的自由度,降低了设计的复杂性和保守性。首先,提出了指令切换控制策略,将保护回路的参考指令,切换阈值等待设计参数进行优化,以获得最优的暂态性能指标;其次,提出了协调切换控制策略,给出了保护回路参考指令的选取方法,设计了子控制器之间的协调配合规律,减少了待优化参数;然后,提出了跟踪-保护-复原切换控制策略,减少了切换次数,降低了保护控制的保守性,并基于Lyapunov函数设计了切换律,利用积分重置技术实现了子控制器之间的配合,增加了设计的自由度;最后,讨论了基于线性二次型积分性能指标的切换律设计。第二,考虑到航空发动机在大范围工作时,其动态行为会受到在大范围任意变化的高度、马赫数等外部参数的影响,又要应对外部干扰,基于多参数依赖型Lyapunov方法,研究了一类带有Markovian参数的切换LPV系统的H∞容错控制问题。首先,放宽了转移概率完全已知的条件,在仅有部分转移概率已知的条件下,给出了H∞容错控制器的可解条件。其次,设计了参数依赖的控制器,保证了闭环系统的随机稳定性和H∞容错性能指标。第三,基于平衡流形展开模型研究了航空发动机的多目标切换控制设计问题,克服了小偏差动态模型适用范围的局限性。平衡流形展开模型是一种非线性模型,它可以在更宽广的范围内更精确地反映航空发动机的非线性动态行为。此外,平衡流形展开模型又具有形式简单、易于辨识、便于控制设计等优点。本文应用控制Lyapunov函数方法,为航空发动机设计切换控制器,使其实现推力加速的控制目标,并同时满足高压转子角加速度约束和对高压涡轮出口温度的安全约束。首先,针对加速度约束、温度保护和稳态控制等目标,分别设计了子控制器。其次,提出了安全区的概念,设计了切换律,实现了安全与跟踪性能之间的权衡兼顾,避免了构造最小相位的非线性系统,提高了追求跟踪性能的自由度。经过双轴涡扇式发动机的非线性部件级模型验证,所提出的控制设计方案有效并具有鲁棒性。第四,基于平衡流形展开模型,设计了非线性的动态切换控制器,进一步提高了航空发动机多目标控制设计的自由度。首先,针对高压转子转速跟踪和高压涡轮出口温度保护的控制目标,分别设计了非线性的子控制器。其次,根据对跟踪性能的监测,结合动态控制器状态重置技术设计了切换律,消除了不利于跟踪性能的控制不连续,实现了控制模态之间的平稳过渡,更好的实现了安全与跟踪性能之间的权衡兼顾。然后,考虑了传感器动态。设计了局部单调跟踪控制器,克服了控制作用不能立即阻止安全约束被破坏的困难,放宽了全局单调跟踪控制器的条件。第五,考虑到航空发动机执行机构的限制以及多个输出受到约束的问题,基于多Lyapunov函数方法研究了输入输出受约束的非线性切换系统的镇定问题。首先,应用改进的Backstepping方法设计了嵌套切换控制器以处理输入约束。其次,同时考虑输入和输出的约束,在改进的Backstepping方法中的每一步利用障碍Lyapunov函数来处理输出约束。我们不要求子系统的镇定问题可解,而是对子系统控制器和切换律的进行了恰当的双重设计,保证了非线性切换系统镇定问题的可解。最后,总结了本文的主要工作,并对将来的研究作出了展望。
陶清男[9]（2017）在《基于性能的切换控制及其在航空发动机控制仿真中的应用》文中研究表明切换控制作为控制领域的研究热点,越来越多的被应用于实际控制问题当中。航空发动机的研制具有极高难度,同时作为国家重点扶植的科研项目,其控制系统的设计也吸引了越来越多的控制学科研究者投身其中。本文基于区域极点配置的方法,研究了切换线性系统的输出反馈H∞控制问题。以线性矩阵不等式的形式推导出输出反馈H∞镇定控制器的存在条件,并将所得结果应用于航空发动机仿真模型中加以验证。本文主要内容概述如下:首先,针对具有外部扰动的线性时不变切换系统,分析其性能指标,以各子系统闭环极点配置于同一个指定圆形区域为目标,构造线性矩阵不等式,以此为条件给出输出反馈H∞镇定控制器的存在条件。由于各回路求解的是一个共同的Lyapunov函数,所设计的系统可以做到任意切换而保证稳定性要求。接着,结合已有的某型号涡扇发动机实验数据,将结果应用于其中进行单回路仿真,以及切换律为燃油取小切换的多回路切换仿真。仿真时先进行多次试验对圆形区域的存在范围进行约束,找到了一个系统响应时间和超调量都让人满意的圆形区域约束范围,再将多回路切换和单回路仿真结果进行对比,结果显示出多回路切换设计方法既保证了系统动态性能,又降低了闭环系统增益,并能有效抑制外部干扰提升系统的鲁棒性。然后,针对具有外部扰动的线性时不变切换系统,为其每个子系统设计一个输出反馈H∞镇定控制器,通过将系统的极点配置在新的指定扇形区域内以平衡系统收敛速度与受约束之间的矛盾,结果同样以线性矩阵不等式形式给出,同时设计了一个状态依赖的切换律。最后,将获得的结果应用在航空发动机控制仿真当中。通过在平衡点处进行近似线性化的方式建立小偏差线性化模型,仿真基于这种航空发动机的小偏差线性化模型,并结合某型号涡扇发动机实验数据进行。切换仿真选取了温度保护回路和加速回路两个典型回路,并将结果与单回路控制器转速输出作对比,结果显示文中控制器和切换规则的设计与单一控制器相比,对提高系统性能、尤其是减小系统超调方面具有不错的优势。以往的研究结果很少有同时将区域极点配置方法、H∞控制方法和切换控制相结合去设计控制器,给出切换规则设计方法并进行航空发动机的控制仿真的实例也很少,两种控制器的设计方式突出了将切换控制、区域极点配置方法引入到输出反馈H∞镇定控制器,进而在提高系统性能方面的重要意义。
吴斌[10]（2015）在《进口畸变下的航空发动机稳定性控制研究》文中认为随着现代先进战术飞机的隐身性能和机动性能的提高,航空发动机将经受更高的畸变度,这与发动机性能要求的提高形成了尖锐的矛盾。借助于进口畸变相关稳定性控制技术研究,不仅可以缓解这一矛盾,还可以根据进口畸变条件实时调整发动机工作状态,在满足稳定性要求的同时最大限度提升发动机性能。本文围绕进口畸变下的航空发动机稳定性控制这一主题,开展含有进口畸变影响的发动机部件级建模、进口畸变下的稳定性控制规律优化、发动机线性变参数（LPV）控制算法以及稳定性控制系统设计研究。（1）研究了含有进口畸变影响的航空发动机部件级模型建立方法及LPV建模方法。以现有的部件级建模方法为基础,通过进口畸变对发动机影响的机理分析,提出了考虑进口畸变的部件特性插值及总压修正方法,建立了含有进口畸变影响的航空发动机非线性部件级模型。在建立的线性模型基础之上,通过多项式拟合的方法分别建立了传递函数形式和状态空间形式的LPV模型,为控制系统设计奠定了基础。（2）研究了发动机稳定性控制规律优化方法。针对双变量稳定性控制规律优化问题,提出了变增量线性规划（LP）优化方法。引入变增量系数,使得优化算法在优化初期增加收敛速度,在优化后期提高精度,解决了LP优化方法易陷入局部最小点等问题。对发动机优化性能的分析表明,该方法优化路径明确,获得的结果准确可靠。针对四变量稳定性控制规律优化,提出了带边界缓冲区的差分进化（DEBZ）优化方法。通过增加边界缓冲区来保留进化过程中约束边界处的个体,使得进化过程更加快速有效。该方法对求解多峰值、多维约束函数优化问题具有较快的收敛速度和较高的收敛精度,提高了航空发动机稳定性控制规律优化的准确性。优化获得的稳定性控制规律能够满足不同畸变下的限制要求,最大限度的提升推力性能。（3）提出了基于系统广义距离的多胞形鲁棒变增益控制方法。将系统广义距离用于凸分解系数求解,使得多胞模型能够更加准确的描述被控对象,从而提高控制精度。利用该方法设计的中间状态高压转速控制器要优于分区H?控制器和几何距离调度策略下的鲁棒变增益控制器。为了进一步提高LPV控制器在大工作范围内的控制效果,提出了基于状态重置的切换多胞LPV控制方法。通过状态重置切换方法实现分区设计变增益控制器,提高了控制精度并降低计算复杂性和保守性。设计了中间状态全包线内的高压转速和压比控制器,相比较多胞形鲁棒变增益控制方法,该方法更易实现,并具有更优的控制性能。（4）综合考虑航空发动机大转速范围的变化和控制器的可实现问题,提出了一种鲁棒LPV/PI控制方法。将LPV控制和PI控制结构相结合,根据传递函数模型下的鲁棒稳定条件推导闭环系统鲁棒稳定的多项式平方和（SOS）约束条件,通过求解SOS规划问题获得LPV/PI控制器。该方法不仅在理论上保证了控制器的鲁棒稳定性,还具有方法直观、可靠性高及易于实现等优点。基于SOS规划开展了增益调度控制方法研究,提出了基于公共Lyapunov函数的发动机增益调度控制方法和基于参数依赖Lyapunov函数的发动机增益调度控制方法。分别采用单Lyapunov函数和参数依赖Lyapunov函数分析控制器稳定性,给出了发动机增益调度系统鲁棒稳定的SOS约束条件,并将其用于发动机大转速范围变化时转速和压比的控制,仿真结果表明在全转速范围内均具有较好的控制效果。（5）针对基于传感器的传统控制模式和基于模型的智能控制模式,分别提出了涡扇发动机畸变容限控制方法和发动机自适应裕度控制方法。在现有发动机控制系统基础上,加入稳定性控制规律使得控制系统能够实时改变发动机控制目标以满足畸变变化的要求,从而实现涡扇发动机畸变容限控制。该控制方法对原有主控制回路影响较小,并且能够保证发动机在稳定工作的同时最大限度的提升性能。以可用裕度计算模块的输出能够跟踪上需用裕度估算模型的输出为原则,使得控制系统具有根据畸变条件调整发动机工作状态的能力,从而实现发动机自适应裕度控制。该控制系统能根据风扇裕度要求实时调整发动机工作点,充分挖掘了发动机性能潜力。
二、航空发动机用基于LMI控制受约束的PI控制器设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、航空发动机用基于LMI控制受约束的PI控制器设计（论文提纲范文）
（1）执行机构故障的系统的事件触发滑模容错控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 容错控制研究现状 |
| 1.2.2 滑模控制研究现状 |
| 1.2.3 事件触发控制研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 执行机构故障的线性系统自适应状态反馈事件触发滑模容错控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题描述 |
| 2.3 自适应状态反馈事件触发滑模容错控制器设计 |
| 2.4 触发时间间隔分析 |
| 2.5 仿真算例 |
| 2.5.1 算例A |
| 2.5.2 算例B |
| 2.6 本章小节 |
| 第3章 执行机构故障的线性系统自适应输出反馈事件触发滑模容错控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 自适应输出反馈事件触发滑模容错控制 |
| 3.4 触发时间间隔分析 |
| 3.5 仿真算例 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 执行机构故障下Markov系统异步自适应事件触发滑模容错控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 异步自适应事件触发滑模容错控制器设计 |
| 4.4 稳定性分析 |
| 4.5 滑模面的可达性 |
| 4.6 触发时间间隔分析 |
| 4.7 仿真算例 |
| 4.8 本章小节 |
| 第5章 执行机构故障和攻击信号的Markov系统自适应事件触发滑模容错控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 自适应事件触发滑模容错控制器设计 |
| 5.4 触发时间间隔分析 |
| 5.5 仿真算例 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 混杂执行机构故障和攻击信号的Markov系统自适应事件触发滑模容错控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.3 模态依赖的自适应事件触发滑模容错控制器设计 |
| 6.4 滑模面的可达性 |
| 6.5 触发时间间隔分析 |
| 6.6 仿真算例 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）空间组合体的姿态控制与控制分配（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.2 组合体姿态控制的研究现状 |
| 1.2.1 质量特性辨识 |
| 1.2.2 控制方法 |
| 1.2.3 预设控制 |
| 1.3 组合体控制分配的研究现状 |
| 1.3.1 一般控制分配 |
| 1.3.2 动态控制分配 |
| 1.3.3 鲁棒控制分配 |
| 1.4 本文主要研究内容及安排 |
| 第2章 组合体姿态动力学与运动学描述及预备知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 参考坐标系及通用定义 |
| 2.3 组合体模型定义 |
| 2.4 质量特性辨识 |
| 2.5 组合体姿态运动学模型 |
| 2.6 组合体姿态动力学模型 |
| 2.6.1 推力器驱动的组合体姿态动力学模型 |
| 2.6.2 反作用飞轮驱动的组合体姿态动力学模型 |
| 2.7 预备知识 |
| 2.7.1 线性矩阵不等式的相关结论 |
| 2.7.2 最优控制的相关结论 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 组合体姿态跟踪控制与鲁棒结构控制分配 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 组合体姿态跟踪的直接参数化控制 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 控制器设计 |
| 3.3 基于零空间的改进受限控制分配 |
| 3.4 鲁棒结构控制分配 |
| 3.5 仿真分析 |
| 3.5.1 直接参数化控制方法的有效性 |
| 3.5.2 基于零空间的改进受限控制分配法的优越性 |
| 3.5.3 鲁棒结构控制分配方法的有效性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 考虑惯量不确定的组合体姿态控制与控制分配 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 角速度受限的组合体姿态跟踪控制与动态 ∞ 范数受限控制分配 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 基于扰动观测器的受限反步控制律 |
| 4.2.3 动态 ∞ 范数受限控制分配 |
| 4.2.4 仿真分析 |
| 4.3 量测不确定下组合体姿态控制和鲁棒控制分配 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 基于扰动观测器的动态面控制律 |
| 4.3.3 鲁棒控制分配 |
| 4.3.4 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 组合体姿态预设控制和鲁棒动态控制分配 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 控制系统设计 |
| 5.3.1 带有预设性能的控制器设计 |
| 5.3.2 稳定性分析 |
| 5.4 鲁棒动态控制分配 |
| 5.5 仿真分析 |
| 5.5.1 组合体的去翻滚控制 |
| 5.5.2 组合体大角度机动 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 组合体姿态容错预设跟踪控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.2.1 反作用飞轮驱动的组合体姿态跟踪模型 |
| 6.2.2 考虑执行器故障和饱和的组合体姿态跟踪模型 |
| 6.3 控制系统设计 |
| 6.3.1 非线性扩展状态观测器设计 |
| 6.3.2 容错控制器设计 |
| 6.3.3 稳定性分析 |
| 6.4 仿真分析 |
| 6.4.1 执行器正常的情形 |
| 6.4.2 执行器故障的情形 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）风能转换系统主动容错控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 容错控制理论研究现状 |
| 1.2.1 故障检测与诊断 |
| 1.2.2 被动容错控制 |
| 1.2.3 主动容错控制 |
| 1.3 风能转换系统中的容错控制 |
| 1.4 论文章节安排 |
| 2 模糊控制基础理论 |
| 2.1 模糊控制简介 |
| 2.2 模糊控制的基本结构 |
| 2.3 T-S模糊控制的设计 |
| 2.3.1 T-S模糊系统的模型描述 |
| 2.3.2 T-S模糊控制器设计 |
| 2.4 线性矩阵不等式 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 风能转换原理和模型研究 |
| 3.1 风力发电系统概述 |
| 3.2 风能转换原理 |
| 3.2.1 风力机的空气动力学特性 |
| 3.2.2 风力机的特性参数 |
| 3.2.3 最大风能捕获 |
| 3.3 风能转换系统的故障类型 |
| 3.4 风能转换系统动态数学模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 风能转换系统执行器故障容错控制策略 |
| 4.1 执行器故障模型描述 |
| 4.2 T-S模糊系统不确定参数 |
| 4.3 观测器设计 |
| 4.3.1 模糊PI观测器设计 |
| 4.3.2 模糊观测器设计 |
| 4.4 鲁棒调度容错控制器设计 |
| 4.5 非线性闭环系统稳定性分析 |
| 4.6 风能转换系统应用实例 |
| 4.7 仿真结果与分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 风能转换系统传感器故障容错控制策略 |
| 5.1 传感器故障模型描述 |
| 5.2 基于T-S模糊观测器的FDI设计 |
| 5.3 鲁棒模糊控制器 |
| 5.3.1 状态反馈控制器设计 |
| 5.3.2 非线性闭环系统稳定性分析 |
| 5.4 风能转换系统应用实例 |
| 5.5 仿真结果与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 论文的不足之处 |
| 7 展望 |
| 8 参考文献 |
| 9 攻读学位期间发表论文情况 |
| 10 致谢 |
（4）输出受约束系统的改进自适应动态面控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 相关问题的研究现状 |
| 1.2.1 动态面控制方法研究概述 |
| 1.2.2 输出约束问题主要研究方法 |
| 1.2.3 考虑攻角约束的高超声速飞行器控制研究现状 |
| 1.3 现有结果局限性分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 不确定非线性系统的改进自适应动态面控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题描述 |
| 2.3 改进的自适应动态面控制 |
| 2.3.1 控制器设计 |
| 2.3.2 稳定性分析 |
| 2.4 仿真分析 |
| 2.4.1 数值算例 |
| 2.4.2 直流电机驱动单连杆机械臂系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 输出受约束的严格反馈系统改进自适应动态面控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 基于BLF的改进自适应动态面控制 |
| 3.3.1 BLF基础 |
| 3.3.2 控制器设计 |
| 3.3.3 稳定性分析 |
| 3.4 基于NM的改进自适应动态面控制 |
| 3.4.1 约束变换 |
| 3.4.2 改进的自适应动态面控制设计 |
| 3.5 仿真分析 |
| 3.5.1 直流电机驱动单连杆机械臂系统 |
| 3.5.2 蔡氏电路系统 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 输出受约束的纯反馈系统的改进自适应动态面控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 基于系统变换的改进自适应动态面控制 |
| 4.3.1 系统变换 |
| 4.3.2 控制器设计 |
| 4.3.3 稳定性分析 |
| 4.4 基于新型坐标变换的改进自适应动态面控制 |
| 4.5 仿真分析 |
| 4.5.1 一类受控Brusselator化学反应模型 |
| 4.5.2 输入非仿射纯反馈系统数值算例 |
| 4.5.3 一个欠驱动弱耦合力学系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 输出受约束的输出反馈系统的改进自适应动态面控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 状态观测器设计 |
| 5.4 输出反馈控制器设计 |
| 5.4.1 高频控制增益符号已知情形 |
| 5.4.2 高频控制增益符号未知情形 |
| 5.5 仿真分析 |
| 5.5.1 数值算例 |
| 5.5.2 直流电机驱动单连杆机械臂系统 |
| 5.5.3 蔡氏电路系统 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 考虑攻角约束的高超声速飞行器纵向控制系统设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高超声速飞行器模型与问题描述 |
| 6.2.1 高超声速飞行器纵向运动模型 |
| 6.2.2 设计目标与控制方案 |
| 6.3 指令信号设计 |
| 6.4 控制律设计 |
| 6.4.1 控制设计模型 |
| 6.4.2 速度与姿态跟踪控制器设计 |
| 6.4.3 稳定性分析 |
| 6.5 仿真分析 |
| 6.5.1 仿真条件 |
| 6.5.2 仿真结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 第6章附录 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）传感器失效对航空发动机限制保护的影响分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 航空发动机限制保护的研究现状 |
| 1.2.1 发动机限制保护的基本架构 |
| 1.2.2 选择逻辑策略的稳定性分析 |
| 1.2.3 限制保护控制器研究现状 |
| 1.2.4 发动机限制保护的改进 |
| 1.3 航空发动机传感器失效模式 |
| 1.3.1 航空发动机传感器 |
| 1.3.2 传感器失效模式 |
| 1.4 论文框架结构与主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 转速传感器失效对转速控制系统的影响分析 |
| 2.1 传感器失效模拟仿真 |
| 2.1.1 偏置故障 |
| 2.1.2 漂移故障 |
| 2.1.3 冲击故障 |
| 2.1.4 周期性干扰故障 |
| 2.1.5 开路故障 |
| 2.1.6 短路故障 |
| 2.2 转速控制系统模型建立 |
| 2.3 转速传感器失效对转速控制系统的影响分析 |
| 2.3.1 传感器失效时风扇转速响应的仿真分析 |
| 2.3.2 传感器失效时控制系统偏差信号的仿真分析 |
| 2.3.3 传感器失效时传感器输出信号的仿真分析 |
| 2.3.4 传感器失效时输出燃油流量的仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 转速传感器失效对转速限制保护的影响分析 |
| 3.1 转速限制保护控制系统设计 |
| 3.2 传感器失效对转速限制保护的仿真分析 |
| 3.2.1 转速输出响应仿真对比分析 |
| 3.2.2 输出燃油流量仿真对比分析 |
| 3.3 有/无转速限制保护的对比分析 |
| 3.3.1 转速响应输出对比分析 |
| 3.3.2 燃油流量输出对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 温度传感器失效对温度限制保护的影响分析 |
| 4.1 温度限制保护控制系统设计 |
| 4.2 传感器失效加剧对温度限制保护的影响分析 |
| 4.2.1 传感器失效对温度限制保护的仿真分析 |
| 4.2.2 对第一次切换时刻的影响 |
| 4.2.3 对第二次切换时刻的影响 |
| 4.2.4 对限制时间的影响 |
| 4.3 变更限制对温度限制保护的影响分析 |
| 4.3.1 变更限制对温度限制保护的仿真分析 |
| 4.3.2 对第一次切换时刻影响 |
| 4.3.3 对第二次切换时刻影响 |
| 4.3.4 对限制时间影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）变海拔下柴油机二级增压系统的控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 柴油机变海拔适应性研究 |
| 1.1.2 二级增压系统的变海拔应用 |
| 1.1.3 二级增压系统的控制 |
| 1.1.4 二级增压系统的稳态控制参数及其匹配 |
| 1.2 二级增压系统稳态控制参数匹配的研究现状 |
| 1.3 二级增压系统控制的研究现状 |
| 1.3.1 增压压力控制策略与控制算法 |
| 1.3.2 可调执行机构及其控制 |
| 1.4 本文的研究意义与研究内容 |
| 1.4.1 二级增压系统稳态控制参数匹配研究的意义 |
| 1.4.2 二级增压系统控制研究的意义 |
| 1.4.3 本文的研究内容 |
| 第2章 柴油机二级增压系统控制过程相关参数影响分析 |
| 2.1 二级增压柴油机简介 |
| 2.1.1 二级增压柴油机 |
| 2.1.2 数据采集设备 |
| 2.2 二级增压柴油机动态建模与校核 |
| 2.2.1 建模理论与建模过程 |
| 2.2.2 模型校核 |
| 2.3 不同涡轮旁通阀开度对柴油机性能的影响 |
| 2.4 柴油机增压压力动态影响因素分析 |
| 2.4.1 旁通阀开度变化对增压压力的影响 |
| 2.4.2 循环喷油量变化对增压压力的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 变海拔下柴油机二级增压系统的稳态控制参数匹配 |
| 3.1 二级增压系统稳态控制参数与柴油机供油参数的影响规律研究 |
| 3.1.1 涡轮旁通阀开度对柴油机性能的影响 |
| 3.1.2 喷油提前角对柴油机性能的影响 |
| 3.1.3 循环喷油量对柴油机性能的影响 |
| 3.1.4 参数影响规律分析 |
| 3.2 基于模糊P-调节的外特性稳态控制参数匹配 |
| 3.2.1 外特性稳态控制参数匹配问题 |
| 3.2.2 模糊优化算法设计 |
| 3.2.3 不同海拔的外特性优化结果及分析 |
| 3.2.4 不同海拔的外特性优化结果试验验证 |
| 3.3 部分负荷的稳态控制参数匹配 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 二级增压系统可调执行机构线性变参数混合H2/H∞输出反馈控制 |
| 4.1 气体压力调节电磁阀动态特性研究 |
| 4.1.1 二级增压系统可调执行机构试验台架 |
| 4.1.2 气体压力调节电磁阀动态特性试验研究 |
| 4.2 可调执行机构控制问题分析 |
| 4.3 可调执行机构动态建模 |
| 4.3.1 气体压力调节电磁阀状态空间模型 |
| 4.3.2 气动执行器状态空间模型 |
| 4.4 可调执行机构线性变参数混合H2/H∞输出反馈控制器设计 |
| 4.4.1 旁通阀开度设定点控制扩维 |
| 4.4.2 降维状态观测器设计 |
| 4.4.3 增广系统设计 |
| 4.4.4 增广系统离散化 |
| 4.4.5 线性变参数混合H2/H∞输出反馈控制器设计理论 |
| 4.4.6 控制器解算 |
| 4.5 控制效果仿真分析 |
| 4.5.1 不同输入气源压力下的目标旁通阀开度阶跃变化过程仿真 |
| 4.5.2 柴油机典型工况下旁通阀开度控制效果仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 变海拔下柴油机二级增压系统的增压压力闭环控制 |
| 5.1 控制问题仿真分析 |
| 5.2 基于动态修正与增益调度的增压压力PI控制器设计 |
| 5.2.1 基于增益调度的PI控制器参数设计 |
| 5.2.2 动态PI控制参数修正 |
| 5.2.3 典型动态工况仿真 |
| 5.3 柴油机二级增压系统增压压力预测控制 |
| 5.3.1 神经网络预测控制的结构 |
| 5.3.2 神经网络预测模型的建立 |
| 5.3.3 预测控制算法 |
| 5.3.4 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 附录 C |
| 攻读学位期间发布论文与研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）基于切换策略的航空发动机多目标控制设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 切换系统概述 |
| 1.1.1 切换系统的概念 |
| 1.1.2 切换系统的背景 |
| 1.1.3 切换系统的研究现状 |
| 1.2 航空发动机切换控制概述 |
| 1.2.1 航空发动机的多目标控制问题 |
| 1.2.2 基于切换策略的多目标控制设计 |
| 1.3 航空发动机模型概述 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第2章 预备知识 |
| 2.1 航空发动机结构 |
| 2.2 航空发动机多目标控制 |
| 2.3 航空发动机模型 |
| 2.4 本文符号 |
| 第3章 基于指令切换策略的航空发动机多目标控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 指令切换控制策略 |
| 3.2.1 指令切换控制 |
| 3.2.2 协调切换控制 |
| 3.3 航空发动机的跟踪-保护-复原切换控制 |
| 3.4 基于性能指标的切换律设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 带有Markovian参数的切换LPV系统的H_∞容错控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述与预备知识 |
| 4.3 带有Markovian参数的切换LPV系统的镇定 |
| 4.4 带有Markovian参数的切换LPV系统的H_∞容错控制 |
| 4.5 涡扇发动机转速控制仿真算例 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 航空发动机加速/保护切换控制:控制Lyapunov函数方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 切换控制设计 |
| 5.2.1 控制目标 |
| 5.2.2 子控制器设计 |
| 5.3 稳定性分析 |
| 5.3.1 安全区域 |
| 5.3.2 切换律设计 |
| 5.4 涡扇发动机部件级模型仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 航空发动机非线性切换控制:动态复原控制方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 动态切换控制设计 |
| 6.2.1 问题描述 |
| 6.2.2 切换子控制器设计 |
| 6.2.3 稳定性分析 |
| 6.3 考虑传感器动态的航空发动机多目标切换控制设计 |
| 6.3.1 考虑传感器动态的发动机模型 |
| 6.3.2 考虑传感器动态的发动机切换控制设计 |
| 6.4 涡扇发动机部件级模型仿真 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 带有输入和输出约束的非线性切换系统镇定 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 问题描述与预备知识 |
| 7.3 控制受约束时的控制设计 |
| 7.4 控制和输入同时受约时的控制设计 |
| 7.5 涡扇发动机转速控制仿真算例 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间所做的主要工作 |
（9）基于性能的切换控制及其在航空发动机控制仿真中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 切换系统研究现状 |
| 1.2.1 切换系统概述 |
| 1.2.2 切换系统国内外研究进展 |
| 1.3 鲁棒控制理论研究现状 |
| 1.3.1 鲁棒控制理论概述 |
| 1.3.2 鲁棒控制理论国内外研究进展 |
| 1.4 多种控制方法在航空发动机中的应用 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 第2章 预备知识 |
| 2.1 符号说明 |
| 2.2 引言 |
| 2.3 切换系统稳定性的主要分析方法 |
| 2.4 区域极点配置方法 |
| 2.4.1 极点配置方法 |
| 2.4.2 LMI区域描述 |
| 2.5 鲁棒H_∞控制相关知识 |
| 第3章 任意切换下的输出反馈镇定控制器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述与预备知识 |
| 3.2.1 闭环系统极点配置区域 |
| 3.2.2 系统描述 |
| 3.2.3 相关定义和引理 |
| 3.3 系统稳定性分析 |
| 3.4 仿真验证 |
| 3.4.1 航空发动机模型的选取 |
| 3.4.2 航空发动机多回路控制系统结构 |
| 3.4.3 仿真实例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 受限切换下的输出反馈镇定控制器设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述与预备知识 |
| 4.2.1 闭环系统极点配置区域 |
| 4.2.2 系统描述 |
| 4.2.3 相关定义和引理 |
| 4.3 本章主要结果 |
| 4.3.1 切换律设计 |
| 4.3.2 系统稳定性分析 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论和展望 |
| 5.1 本文结论 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论着、获奖情况及发明专利等项 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
（10）进口畸变下的航空发动机稳定性控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题必要性和意义 |
| 1.2 航空发动机先进控制系统研究现状 |
| 1.3 航空发动机稳定性控制技术研究现状 |
| 1.4 LPV控制研究现状 |
| 1.4.1 LPV控制方法 |
| 1.4.2 SOS方法及其在LPV控制中的应用 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 1.5.1 论文研究思路 |
| 1.5.2 论文内容安排 |
| 第二章 考虑进口畸变影响的发动机部件级模型及LPV模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 含有进口畸变影响的部件级模型 |
| 2.2.1 部件级建模方法 |
| 2.2.2 进口畸变下的发动机模型 |
| 2.2.3 仿真分析 |
| 2.3 传递函数形式的多项式LPV模型 |
| 2.3.1 频率响应法获取传递函数模型 |
| 2.3.2 发动机多项式LPV模型 |
| 2.3.3 仿真分析 |
| 2.4 状态空间形式的多项式LPV模型 |
| 2.4.1 状态变量线性模型 |
| 2.4.2 发动机多项式LPV模型 |
| 2.4.3 仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 进口畸变条件下发动机稳定性控制规律优化方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于变增量LP算法的两变量控制规律优化 |
| 3.2.1 优化问题描述 |
| 3.2.2 变增量LP优化方法 |
| 3.2.3 优化性能分析 |
| 3.2.4 两变量控制规律优化结果 |
| 3.3 基于DEBZ的四变量控制规律优化 |
| 3.3.1 优化问题描述 |
| 3.3.2 带边界缓冲区的差分进化算法 |
| 3.3.3 优化性能分析 |
| 3.3.4 四变量控制规律优化结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 发动机中间状态多胞形鲁棒变增益控制方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多胞形鲁棒变增益控制 |
| 4.2.1 多胞形鲁棒变增益控制原理 |
| 4.2.2 利用间隙度量求解凸分解系数 |
| 4.2.3 中间状态高压转速LPV控制器设计 |
| 4.2.4 仿真验证与分析 |
| 4.3 基于切换多胞LPV的鲁棒变增益控制 |
| 4.3.1 切换多胞LPV系统 |
| 4.3.2 状态重置的切换多胞LPV控制原理 |
| 4.3.3 中间状态多变量切换多胞LPV控制 |
| 4.3.4 仿真验证与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于SOS规划的发动机过渡态增益调度控制方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SOS规划 |
| 5.3 基于传递函数的鲁棒LPV/PI控制 |
| 5.3.1 传递函数结构下的鲁棒稳定性 |
| 5.3.2 基于SOS规划的鲁棒LPV/PI控制方法 |
| 5.3.3 发动机LPV/PI控制器设计 |
| 5.3.4 仿真分析 |
| 5.4 基于状态空间的鲁棒增益调度控制 |
| 5.4.1 混合灵敏度LPV/ H_∞控制 |
| 5.4.2 基于公共Lyapunov函数的发动机增益调度控制 |
| 5.4.3 基于参数依赖Lyapunov函数的发动机增益调度控制 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 涡扇发动机稳定性控制系统设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涡扇发动机畸变容限控制 |
| 6.2.1 控制系统结构 |
| 6.2.2 畸变指数预测模块 |
| 6.2.3 双变量稳定性控制仿真分析 |
| 6.2.4 四变量稳定性控制仿真分析 |
| 6.3 发动机自适应裕度控制 |
| 6.3.1 控制结构 |
| 6.3.2 需用裕度估算模型 |
| 6.3.3 可用裕度计算模块 |
| 6.3.4 仿真分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、航空发动机用基于LMI控制受约束的PI控制器设计（论文参考文献）
- [1]执行机构故障的系统的事件触发滑模容错控制方法研究[D]. 李敏. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [2]空间组合体的姿态控制与控制分配[D]. 黄秀韦. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]风能转换系统主动容错控制方法研究[D]. 徐涛. 天津科技大学, 2020(08)
- [4]输出受约束系统的改进自适应动态面控制[D]. 章智凯. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]传感器失效对航空发动机限制保护的影响分析[D]. 朱日兴. 中国民航大学, 2020(01)
- [6]变海拔下柴油机二级增压系统的控制方法研究[D]. 夏萌. 北京理工大学, 2018(07)
- [7]基于切换系统理论的航空发动机鲁棒PI控制[A]. 高亚辉,段玉杰,徐季. 第36届中国控制会议论文集（D）, 2017
- [8]基于切换策略的航空发动机多目标控制设计[D]. 陈超. 东北大学, 2017(06)
- [9]基于性能的切换控制及其在航空发动机控制仿真中的应用[D]. 陶清男. 东北大学, 2017(06)
- [10]进口畸变下的航空发动机稳定性控制研究[D]. 吴斌. 南京航空航天大学, 2015(07)