《面向航空發動機受限問題的切換系統自適應控制》是依託河北大學，由王霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向航空發動機受限問題的切換系統自適應控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王霞
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目考慮航空發動機控制中輸入和狀態受限的問題， 基於切換模型， 提出飽和、受約自適應控制器和監督重置自適應控制器的設計方法。 首先，考慮航空發動機的貧富油限制，結合類Lyapunov函式分析法給出切換系統的飽和自適應控制器和切換律的設計方法 ； 其次，考慮航空發動機的超溫和喘振問題，藉助障礙Lyapunov函式思想給出切換系統的受約自適應控制器設計方法； 再次， 為避免自適應參數過調節造成的系統大幅震盪， 設計監督機制，提出自適應估計參數的重置方案，以保證發動機的動態性能。最後， 將基於切換模型設計的自適應控制器套用於發動機部件級仿真平台驗證效果。. 研究結果將豐富和完善自適應控制和切換系統理論， 並為真實發動機的控制器設計提供借鑑和啟示。
結題摘要
航空發動機在不同的工作條件下表現出不同的系統特性，可以建模為切換系統。考慮航空發動機本身參數的切變性和不確定性，需要研究切換系統的自適應控制問題，難以保證暫態性是自適應控制套用於實際系統的主要障礙，特別是對航空發動機而言，糟糕的暫態會造成安全隱患。航空發動機調速控制需要考慮溫度、壓力等多種保護邊界，多重控制目標需要通過多控制器的切換來達成。控制系統一方面要確保飛行安全，另一方面又希望充分發揮發動機性能，只有合理設計多控制器的切換規則才能最大限度兼顧兩個方面的要求。在航空發動機感測器失效的情況下，系統切換信號未知，為了確保調速性能，需要單獨為控制器設計自治切換律。項目以這些問題為出發點，研究受限切換系統的自適應控制相關問題，主要結果如下： 1. 針對非線性切換系統，設計了適應於切換系統的分段適應律，並通過有限時間參數辨識和適應參數重置的方法確保了自適應控制的暫態收斂速度，結果豐富了切換系統理論和自適應控制理論，減少了自適應控制套用過程中的障礙。 2. 建立了航空發動機系統能量與調速之間的關係，基於航空發動機機理模型，利用歷史穩態數據和線上實時數據設計了無超調快速調速控制器，解決了系統安全性與暫態性能之間的矛盾，儘可能地發揮了航空發動機的自身潛能，所得結果在部件級仿真模型上驗證了效果；並進一步將系統能量的觀點推廣至了其他無源多容系統，得到了快速無超調控制器設計的通用性方法； 3. 在系統切換信號不可用的情況下，通過構造了監督變數，為子控制器另外構造了基於判別邏輯的自治切換信號，確保了系統的穩定性，並實驗驗證了方法的有效性。
