《渦扇發動機先進控制》介紹了民用渦扇發動機的工作性能要求，該著作不僅細緻分析了工業標準控制方法，而且還重點介紹了自適應控制、滑模控制和模型預測控制方法在航空發動機上的前沿套用研究。通過利用NASA發布的民用模組化航空推進系統仿真（CommercialModularAero—PropulsionSystemSimulation，CMAPSS）軟體，演示了這些前沿方法潛在的工程套用前景。
基本介紹
- 中文名：渦扇發動機先進控制
- 作者：（美）理查特
- 出版社：國防工業出版社
- 頁數：235頁
- 開本：16
- 譯者：覃道亮，王曦
- 出版日期：2013年8月1日
- 語種：簡體中文
- 包裝：平裝
- ISBN：9787118087581
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
《渦扇發動機先進控制》的作者是理查特。
《渦扇發動機先進控制》： 第1章引言：在假設讀者了解熱力學變數的條件下，回顧了解釋燃氣輪機工作 過程的熱力學原理；介紹了真實發動機部件、發動機 工作過程及關鍵的定量性能度量指標；討論了安全性和工作限制，包括喘振與失速 現象的數學描述。
第2章發動機模型和仿真工具：簡要回顧了發動 機動態特性，目的是提取用作設計基礎的線性化模型；介紹了由NASA格林研究中心 開發的民用模組化航空推 進系統仿真（CommercialModularAeropropulsionSystemSimul ation，CMAPSS）軟 件包。
第3章傳統發動機控制方法：回顧了經典單輸入 單輸出設計技術（根軌跡和頻域迴路成形），並將其套用到風扇轉速控制問題中， 這裡將燃油流量用作控制輸入。
同時還介紹了一種模型匹配設計方法，並作為工具用 在了CMAPSS中。仿真算例說明了採用固定線性補償器的不足之處。
《渦扇發動機先進控制》： 第1章引言：在假設讀者了解熱力學變數的條件下，回顧了解釋燃氣輪機工作 過程的熱力學原理；介紹了真實發動機部件、發動機 工作過程及關鍵的定量性能度量指標；討論了安全性和工作限制，包括喘振與失速 現象的數學描述。
第2章發動機模型和仿真工具：簡要回顧了發動 機動態特性，目的是提取用作設計基礎的線性化模型；介紹了由NASA格林研究中心 開發的民用模組化航空推 進系統仿真（CommercialModularAeropropulsionSystemSimul ation，CMAPSS）軟 件包。
第3章傳統發動機控制方法：回顧了經典單輸入 單輸出設計技術（根軌跡和頻域迴路成形），並將其套用到風扇轉速控制問題中， 這裡將燃油流量用作控制輸入。
同時還介紹了一種模型匹配設計方法，並作為工具用 在了CMAPSS中。仿真算例說明了採用固定線性補償器的不足之處。
作者簡介
作者：（美國）理查特（Hanz Richter） 譯者：覃道亮 王曦
圖書目錄
第1章引言
1.1工作原理
1.1.1焦耳一布雷頓循環
1.2外涵渦扇發動機
1.2.1真實發動機的性能與效率
1.3工作限制和部件特性圖
1.3.1壓氣機和風扇特性圖
1.3.2渦輪特性圖
1.3.3R一線與失速裕度
1.3.4燃燒不穩定性與熄火
1.3.5結構與熱力限制
1.3.6發動機整體工作限制
1.4總參數和換算參數
1.5小結
第2章發動機模型和仿真工具
2.1雙轉子動力學
2.1.1基於循環平台數據的模型構建
2.1.2基於系統辨識的模型
2.1.3發動機老化和退化建模
2.2民用模組化航空推進系統仿真
2.2.1CMAPSS主要特點
2.2.2算例”
第3章發動機經典控制方法
3.1通過EPR或風扇轉速進行設計點控制
3.1.1積分控制
3.1.2採用根軌跡的補償器設計
3.1.3頻域補償：手工迴路成形
3.1.4Edmund模型匹配方法
3.1.5比較性算例
3.2固定線性補償器設計的不足之處
3.2.1飛行包線內的參數變化
3.2.2發動機限制
第4章發動機魯棒狀態反饋控制
4.1多變數系統理論概述
4.1.1算例
4.1.2奇異值
4.1.3線性系統無窮範數
4.1.4線性系統2範數
4.2魯棒狀態反饋綜合
4.2.1系統不確定性多胞描述
4.2.2標稱穩定性和魯棒穩定性
4.2.3多胞系統的二次穩定性
4.3性能度量
4.4LQR狀態反饋綜合
4.4.1帶有區域特徵值約束的LQR
4.4.2經濟性LQR問題和性能限制
4.4.3LQR魯棒性性質
4.4.4多胞型系統
4.5H2狀態反饋綜合
4.5.1最優H2綜合
4.5.2多胞系統
4.6H∞狀態反饋綜合
4.6.1多胞系統
4.7帶有區域極點配置的H2/H∞反饋綜合
4.7.1狀態反饋設計點調節和輸入積分
4.8算例：CMAPSS—40k
4.8.140k級發動機的一種多胞描述
4.8.2縮放增廣對象的可穩定性
4.8.3固定增益LQR設計
4.8.4CMAPSS—40k中的固定增益LQR
4.8.5H2/H∞固定增益綜合：多胞對象模型
4.9簡化的H∞風扇轉速控制
4.9.1混合靈敏度H∞設計
4.9.2頻率加權
4.9.3算例：混合H∞綜合—CMAPSS—40k
4.10小結
第5章增益調度和自適應
5.1魯棒性、調度及自適應
5.1.1輸入調度
5.2標準燃氣輪機增益調度控制
5.3線性參數變化方法
5.3.1從多胞頂點獲取LPV分解
5.3.2一種簡單的LPV風扇轉速PI控制方法
5.3.3其他IPV方法
5.4自適應控制綜述
5.4.1相對階為1的MRAC
5.4.2算例：CMAPSS—1
第6章渦扇發動機滑模控制
6.1研究動機的例子：火箭彈推進器開關控制
6.1.1引入不確定性和干擾
6.2多變數滑模控制調節器
6.2.1匹配型不確定性
6.2.2控制規律的開發設計
6.2.3降階的動態特性和滑模係數的選取
6.2.4Utkin和Young的LQ方法
6.2.5滑模控制調節器算例：CMAPSS—40k
6.3滑模控制輸出設計點跟蹤
6.3.1算例：線性化CMAPSS—40k模型
6.4簡化的單輸入單輸出積分滑模控制設計
6.4.1算例：CMAPSS—1
第7章採用線性調節器的發動機限制管理
7.1低選一高選限制管理邏輯
7.1.1默認索引假設：低選和高選運算元
7.1.2採用動態補償器的低選一高選限制管理的靜態特性
7.1.3算例：CMAPSS—1
7.2集合不變性的基本概念
7.2.1區間的正不變性
7.2.2線性系統的橢球不變集
7.2.3半空間的不變性
7.2.4橢球工作集
7.3採用積分狀態反饋控制器的低選一高選限制管理
7.3.1固定調節器下的閉環特性
7.3.2相對固定索引的閉環特性
7.3.3採用狀態反饋的低選—高選限制管理的靜態特性
7.3.4算例：CMAPSS—1線性化模型
7.3.5過渡態限制保護分析
7.4算例：CMAPSS—1線性化模型
7.5另外一種最小互動性設計：H∞方法
7.5.1算例：CMAPsS—1～
7.5.2算例：橢球不變集—CMAPSS—1線性化模型
7.6加速和減速限制
7.6.1“N—Dot”控制和加速調度
第8章採用滑模的發動機限制管理
8.1系統描述、假設以及控制目標
8.1.1控制目標
8.1.2滑模控制律
8.2固定調節器下的特性
8.2.1確定穩態調節器的索引
8.3穩定性特性總結
8.3.1穩定性：低選或高選切換
8.3.2穩定性：低選一高選切換
8.4不變性性質：限制保護
8.4.1低選切換下的不變性
8.4.2高選切換下的不變性
8.4.3低選—高選切換下的不變性
8.5其他考慮
8.5.1受限輸出一致性
8.6設計過程
8.6.1多目標控制：混合H2/H∞反饋增益綜合
8.7設計算例
8.7.1線性化仿真研究
8.7.2CMAPSS實現：T48的上限
8.7.3帶有多個限制調節器的CMAPSS實現
8.8小結
……
第9章採用模型預測控制的發動機限制管理
附錄A風扇轉速的時間最優控制
附錄B典型線性模型矩陣列表：90k級發動機
附錄C典型線性模型矩陣列表：40k級發動機
附錄D線性化模型預測控制仿真的Matlab代碼
術語表
參考文獻
索引
1.1工作原理
1.1.1焦耳一布雷頓循環
1.2外涵渦扇發動機
1.2.1真實發動機的性能與效率
1.3工作限制和部件特性圖
1.3.1壓氣機和風扇特性圖
1.3.2渦輪特性圖
1.3.3R一線與失速裕度
1.3.4燃燒不穩定性與熄火
1.3.5結構與熱力限制
1.3.6發動機整體工作限制
1.4總參數和換算參數
1.5小結
第2章發動機模型和仿真工具
2.1雙轉子動力學
2.1.1基於循環平台數據的模型構建
2.1.2基於系統辨識的模型
2.1.3發動機老化和退化建模
2.2民用模組化航空推進系統仿真
2.2.1CMAPSS主要特點
2.2.2算例”
第3章發動機經典控制方法
3.1通過EPR或風扇轉速進行設計點控制
3.1.1積分控制
3.1.2採用根軌跡的補償器設計
3.1.3頻域補償：手工迴路成形
3.1.4Edmund模型匹配方法
3.1.5比較性算例
3.2固定線性補償器設計的不足之處
3.2.1飛行包線內的參數變化
3.2.2發動機限制
第4章發動機魯棒狀態反饋控制
4.1多變數系統理論概述
4.1.1算例
4.1.2奇異值
4.1.3線性系統無窮範數
4.1.4線性系統2範數
4.2魯棒狀態反饋綜合
4.2.1系統不確定性多胞描述
4.2.2標稱穩定性和魯棒穩定性
4.2.3多胞系統的二次穩定性
4.3性能度量
4.4LQR狀態反饋綜合
4.4.1帶有區域特徵值約束的LQR
4.4.2經濟性LQR問題和性能限制
4.4.3LQR魯棒性性質
4.4.4多胞型系統
4.5H2狀態反饋綜合
4.5.1最優H2綜合
4.5.2多胞系統
4.6H∞狀態反饋綜合
4.6.1多胞系統
4.7帶有區域極點配置的H2/H∞反饋綜合
4.7.1狀態反饋設計點調節和輸入積分
4.8算例：CMAPSS—40k
4.8.140k級發動機的一種多胞描述
4.8.2縮放增廣對象的可穩定性
4.8.3固定增益LQR設計
4.8.4CMAPSS—40k中的固定增益LQR
4.8.5H2/H∞固定增益綜合：多胞對象模型
4.9簡化的H∞風扇轉速控制
4.9.1混合靈敏度H∞設計
4.9.2頻率加權
4.9.3算例：混合H∞綜合—CMAPSS—40k
4.10小結
第5章增益調度和自適應
5.1魯棒性、調度及自適應
5.1.1輸入調度
5.2標準燃氣輪機增益調度控制
5.3線性參數變化方法
5.3.1從多胞頂點獲取LPV分解
5.3.2一種簡單的LPV風扇轉速PI控制方法
5.3.3其他IPV方法
5.4自適應控制綜述
5.4.1相對階為1的MRAC
5.4.2算例：CMAPSS—1
第6章渦扇發動機滑模控制
6.1研究動機的例子：火箭彈推進器開關控制
6.1.1引入不確定性和干擾
6.2多變數滑模控制調節器
6.2.1匹配型不確定性
6.2.2控制規律的開發設計
6.2.3降階的動態特性和滑模係數的選取
6.2.4Utkin和Young的LQ方法
6.2.5滑模控制調節器算例：CMAPSS—40k
6.3滑模控制輸出設計點跟蹤
6.3.1算例：線性化CMAPSS—40k模型
6.4簡化的單輸入單輸出積分滑模控制設計
6.4.1算例：CMAPSS—1
第7章採用線性調節器的發動機限制管理
7.1低選一高選限制管理邏輯
7.1.1默認索引假設：低選和高選運算元
7.1.2採用動態補償器的低選一高選限制管理的靜態特性
7.1.3算例：CMAPSS—1
7.2集合不變性的基本概念
7.2.1區間的正不變性
7.2.2線性系統的橢球不變集
7.2.3半空間的不變性
7.2.4橢球工作集
7.3採用積分狀態反饋控制器的低選一高選限制管理
7.3.1固定調節器下的閉環特性
7.3.2相對固定索引的閉環特性
7.3.3採用狀態反饋的低選—高選限制管理的靜態特性
7.3.4算例：CMAPSS—1線性化模型
7.3.5過渡態限制保護分析
7.4算例：CMAPSS—1線性化模型
7.5另外一種最小互動性設計：H∞方法
7.5.1算例：CMAPsS—1～
7.5.2算例：橢球不變集—CMAPSS—1線性化模型
7.6加速和減速限制
7.6.1“N—Dot”控制和加速調度
第8章採用滑模的發動機限制管理
8.1系統描述、假設以及控制目標
8.1.1控制目標
8.1.2滑模控制律
8.2固定調節器下的特性
8.2.1確定穩態調節器的索引
8.3穩定性特性總結
8.3.1穩定性：低選或高選切換
8.3.2穩定性：低選一高選切換
8.4不變性性質：限制保護
8.4.1低選切換下的不變性
8.4.2高選切換下的不變性
8.4.3低選—高選切換下的不變性
8.5其他考慮
8.5.1受限輸出一致性
8.6設計過程
8.6.1多目標控制：混合H2/H∞反饋增益綜合
8.7設計算例
8.7.1線性化仿真研究
8.7.2CMAPSS實現：T48的上限
8.7.3帶有多個限制調節器的CMAPSS實現
8.8小結
……
第9章採用模型預測控制的發動機限制管理
附錄A風扇轉速的時間最優控制
附錄B典型線性模型矩陣列表：90k級發動機
附錄C典型線性模型矩陣列表：40k級發動機
附錄D線性化模型預測控制仿真的Matlab代碼
術語表
參考文獻
索引
