《基於多智慧型體的航空發動機分散式協調控制與故障檢測》是依託北京航空航天大學，由劉曉鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於多智慧型體的航空發動機分散式協調控制與故障檢測
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：劉曉鋒
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高整機性能的同時降低成本是自航空發動機問世以來一直面臨的重要問題。控制系統在實現這些指標中占有極其重要地位。但傳統的控制結構和系統故障多發及不易檢測限制了控制系統的發展。相比於集中式控制，本項目所提出的基於多智慧型體的分散式控制無論從控制結構、控制策略和系統實現等方面有本質區別，一些新問題值得研究。.本項目從網路拓撲結構的角度，研究基於發動機部件安全參數對於發動機部件多智慧型體網路結構特徵參數的影響規律，以期給出特徵參數的表達形式，進而建立發動機多部件智慧型體的控制模型；提出基於部件邊界耦合強度的指標，將該指標與拓撲結構特徵參數相結合分析耦合強度指標對同步能力的影響機理，設計基於多智慧型體的協調控制策略。同時，研究部件蛻化/故障數據的特徵向量建立，探索部件蛻化/故障自適應閾值求取，通過與實時觀測的部件智慧型體輸出誤差估計對比進行故障檢測。經半物理仿真驗證後為航空發動機的先進控制與安全提供科學依據。
結題摘要
提高整機性能的同時降低成本是自航空發動機問世以來一直面臨的重要問題。控制系統在實現這些指標中占有極其重要地位。但傳統的控制結構和系統故障的多發及不易檢測限制了控制系統的發展。本項目從網路拓撲結構的角度，研究基於發動機部件安全參數對於發動機部件多智慧型體網路結構特徵參數的影響規律，以期給出特徵參數的表達形式，進而建立發動機多部件智慧型體的控制模型，設計基於多智慧型體的協調控制策略。課題研究的平衡流形展開模型的模型理論與方法的科學意義在於發現了平衡流形展開模型作為非線性控制模型的重要性質，分析研究了動/靜兩步法的平衡流形展開模型的建模方法，提出了航空發動機非線性控制模型。為設計基於此非線性模型的航空發動機分散式控制及線上診斷建立了全新的模型基礎。航空發動機分散式控制理論與方法研究的科學意義在於從研究航空發動機調節/保護多目標控制的問題入手，闡述了航空發動機在實際工作過程中的快速回響與安全性的矛盾，分析了航空發動機多模型多迴路切換控制問題。基於切換控制理論的航空發動機調節/保護多目標控制問題是一個全新的研究領域。同時，將航空發動機控制與網路控制、計算機技術、通信技術相結合。通過系統深入地研究網路化串級控制系統的建模、穩定性和性能分析、控制器設計等問題，建立了一套完整的基於網路化控制的航空發動機分散式控制系統分析與綜合理論體系，可作為航空發動機分散式控制實際套用奠定堅實的理論基礎。航空發動機性能蛻化與部件故障線上估計/診斷分析與綜合方法研究的科學意義在於解決可用輸出少而需要估計的故障參數多的問題。通過分析航空發動機的特點，引入機載模型，不僅使在診斷過程中考慮了蛻化因素，而且機載模型可以充當混合卡爾曼濾波器和混合故障觀測器的連線橋樑，使兩者能夠共享診斷結果信息，提升了各自的診斷精度。
