技术摘要：
本发明公开了一种基于非平衡态线性化的航空发动机加减速自适应控制方法，是面向航空发动机加减速过程中存在强非线性问题的自适应控制方法，包括：建立用于非平衡态线性化的航空发动机输入输出模型；建立基于非平衡态线性化的航空发动机线性变参模型；建立加减速自适应  全部
背景技术：
随着飞机机动性要求提高，尤其军用发动机要求大攻角、快速加减速等动态剧烈 变化的机动能力，航空发动机往往远离平衡状态。 由于线性控制系统体系完善，航空发动机控制系统的设计一般基于航空发动机的 线性模型。传统的航空发动机一般都是基于一系列平衡点进行线性化，从而得到线性模型。 这些基于平衡点线性化的线性模型在航空发动机平衡态/稳态情况下固然可以保证其精 度，然而在快速加减速等过渡态下航空发动机偏离平衡态进入非平衡态，发动机动态特性 变化剧烈，此时基于平衡态发展出的线性模型精度会有明显下降，依靠此线性模型设计出 的控制器也可能有较差表现。 航空发动机控制系统是保证机动动作顺利完成的保障，因此要求控制系统具有良 好的动态指令跟踪能力。 因此，针对上述航空发动机线性模型建模与控制器设计中存在的问题与需求，有 必要发明出一种新的线性模型建模方法以及加减速控制方法，克服加减速等过渡态下线性 模型精度不足的问题，并保证被控系统具有良好的加减速动态指令跟踪能力。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于非平衡态线性化的航 空发动机加减速自适应控制方法，将系统在非平衡点集附近线性化，保证加减速等过渡态 下线性模型的精度型，并依靠此线性模型设计自适应控制器，保证航空发动机的动态指令 跟踪能力。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 基于非平衡态线性化的航空发动机加减速自适应控制方法，包括以下步骤： 步骤1)建立用于非平衡态线性化的航空发动机输入输出模型； 步骤2)建立基于非平衡态线性化的航空发动机线性变参模型； 步骤3)建立加减速自适应控制器。 进一步的，所述步骤1)中建立用于非平衡态线性化的航空发动机输入输出模型的 具体步骤如下： 步骤1.1)根据航空发动机气动热力学特性和典型部件特性数据建立航空发动机 部件级模型，主要部件包括风扇、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等； 步骤1.2)建立航空发动机动态模型； 步骤1.3)取消航空发动机动态模型中转速导数对转速的积分关系，得到航空发动 机输入输出模型，其中输入为转速和燃油流量等，输出为对应的转速导数和测量输出。 4 CN 111577468 A 说　明　书 2/5 页 进一步的，所述步骤2)中建立基于非平衡态线性化的航空发动机线性变参模型的 具体步骤如下： 步骤2.1)确定航空发动机的非平衡点集合，其中非平衡点由ρ＝[n1，n2，wf]表示， n1和n2分别为低压转子转速和高压转子转速，wf为主燃烧室供油量，非平衡点集由集合Φ＝ {ρ|gi(ρ)≥0，i＝1，2，……，l}表示，其中gi(ρ)为多项式形式，l为约束式的数量； 步骤2.2)依次选取非平衡点集合中的多个非平衡点作为输入，用航空发动机输入 输出模型计算出对应点的转速导数 和测量输出向量y，进而得到航空发动机所有非平 衡态的数据集 步骤2 .3)将非平衡点的转速导数 和测量输出y分别拟合为多项式函数 y＝p(ρ)； 步骤2.4)分别使多项式函数 对各自变量求偏导，得多项式形式的系统矩阵As (ρ)，Bs(ρ)，Cs(ρ)，Ds(ρ)； 其中， 步骤2.5)建立航空发动机线性变参状态模型： 其 中 ， 其中 为非平衡态参考点，由ρ调度。 进一步的，所述步骤3)中建立加减速自适应控制器的具体步骤如下： 步骤3.1)建立包含参考指令yr的航空发动机增广系统： 其中， 是参考指令上一步长/时刻的值， xe＝∫e，e＝r-ys， 其中β取值为较小常数； 步骤3.2)求解多项式矩阵M(ρ)，SOS(sum-of-squares)矩阵Si(ρ)和正定矩阵P，使 为SOS矩阵； 其中 步骤3.3)求解自适应参数变化控制器u(ρ)＝K(ρ)x，其中K(ρ)＝[K1(ρ)K2(ρ)]＝M (ρ)P-1 进一步的，步骤3.2)中所述的γ取值范围为[1.0，2.0]。γ越小则动态跟踪效果越 5 CN 111577468 A 说　明　书 3/5 页 好，但是过小的γ无法求解出合适的控制器。针对发动机对象特征，综合考虑其特性，选取 其取值范围为[1.0，2.0]。 有益效果：本发明提供一种了基于非平衡态线性化的航空发动机加减速自适应控 制方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： (1)本发明发展出的发动机线性模型基于非平衡态，所以发动机线性模型在快速 加减速过程中依然可以有很精确的近似。 (2)本发明考虑动态指令跟踪问题，使用 跟踪控制方法设计自适应控制器，因 而针对不同控制指令对应的不同动态变化情况下，控制器自适应实时调整参数，对不同指 令均有良好跟踪性能，适用于航空发动机控制系统。 附图说明 图1是采用加减速自适应控制器的发动机控制系统结构图，图中表明基于本发明 的控制流程以及本