針對航空發(fā)動機控制專業(yè)特點，本書從系統(tǒng)工程應(yīng)用的設(shè)計角度出發(fā)，對航空發(fā)動機控制系統(tǒng)基本設(shè)計方法進行了描述，內(nèi)容主要包括緒論、航空發(fā)動機及其執(zhí)行機構(gòu)動態(tài)模型，控制計劃，穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律設(shè)計，過渡態(tài)和限制控制規(guī)律設(shè)計，電液伺服作動機構(gòu)原理及其設(shè)計，發(fā)動機控制系統(tǒng)綜合等7個章節(jié)，突出了控制理論如何應(yīng)用于航空發(fā)動機被控對象的控制系統(tǒng)設(shè)計這一要點，力求概念清晰、注重邏輯方法學的設(shè)計思維過程以及理論指導(dǎo)實際的內(nèi)涵要義，這些方法除穩(wěn)態(tài)控制中根軌跡法、頻域響應(yīng)法、模型匹配法、增益調(diào)度法等外，對過渡態(tài)油氣比開環(huán)加減速及Ndot閉環(huán)加減速的設(shè)計方法也進行了重點描述，同時，強調(diào)了模型基在控制系統(tǒng)設(shè)計中的重要地位，內(nèi)容涉及非線性模型、線性模型、歸一化模型、變參數(shù)LPV模型及增廣發(fā)動機對象模型的建模方法。
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目錄
叢書序
前言
第1章緒論001
1.1航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的基本設(shè)計要求001
1.2控制理論的發(fā)展003
1.3航空發(fā)動機控制的發(fā)展趨勢009
1.4本書結(jié)構(gòu)安排013
第2章航空發(fā)動機動態(tài)模型015
2.1部件級非線性動態(tài)非迭代模型015
2.1.1建模假設(shè)015
2.1.2風扇部件的內(nèi)外涵流量分配016
2.1.3部件級模型017
2.1.4仿真步長025
2.2部件級非線性動態(tài)迭代模型027
2.2.1部件級模型027
2.2.2發(fā)動機各部件共同工作平衡方程030
2.2.3非線性穩(wěn)態(tài)模型求解031
2.2.4非線性動態(tài)模型求解032
2.3發(fā)動機起動非線性模型033
2.3.1外推低轉(zhuǎn)速部件特性033
2.3.2起動狀態(tài)部件特性的特點035
2.4非線性動態(tài)迭代模型的計算方法039
2.4.1NR迭代法039
2.4.2Broyden迭代法040
2.5穩(wěn)態(tài)點線性模型040
2.5.1順數(shù)法建立線性模型040
2.5.2差分進化法建立線性模型044
2.5.3最小二乘法辨識線性模型047
2.6線性模型歸一化及系統(tǒng)特征不變性049
2.7發(fā)動機線性變參數(shù)LPV模型052
第3章執(zhí)行機構(gòu)模型與傳感器動態(tài)補償059
3.1液壓機械系統(tǒng)的基本動力學方程059
3.2電液伺服燃油系統(tǒng)060
3.2.1電液伺服燃油流量計量原理060
3.2.2電液伺服計量裝置非線性模型062
3.2.3電液伺服計量裝置線性模型063
3.2.4設(shè)計算例066
3.3高速占空比伺服主燃油流量計量068
3.3.1高速占空比伺服主燃油流量計量執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計方法068
3.2.2隨動活塞下腔彈簧剛度設(shè)計方法070
3.3.3高速占空比伺服執(zhí)行活門下腔彈簧剛度的設(shè)計方法074
3.3.4高速占空比伺服主燃油流量計量執(zhí)行機構(gòu)非線性模型075
3.3.5最小二乘法主燃油執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)辨識模型076
3.4高速占空比伺服加力燃油流量計量081
3.4.1加力Ⅰ區(qū)燃油流量計量執(zhí)行機構(gòu)動態(tài)非線性模型081
3.4.2加力Ⅰ區(qū)燃油流量計量執(zhí)行機構(gòu)線性模型082
3.4.3內(nèi)、外涵燃油流量計量執(zhí)行機構(gòu)動態(tài)非線性模型085
3.4.4內(nèi)、外涵燃油流量計量執(zhí)行機構(gòu)線性模型087
3.5噴口喉道面積調(diào)節(jié)091
3.5.1噴口喉道面積調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)動態(tài)非線性模型091
3.5.2噴口喉道面積調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)線性模型091
3.6燃油計量型孔幾何設(shè)計097
3.7傳感器動態(tài)特性補償算法102
3.7.1一階慣性環(huán)節(jié)傳感器模型102
3.7.2傳感器動態(tài)補償算法103
第4章控制計劃106
4.1穩(wěn)態(tài)控制計劃106
4.1.1推力影響因素分析107
4.1.2起飛推力計劃108
4.1.3慢車推力計劃112
4.1.4部分推力計劃113
4.1.5推力計劃設(shè)計方案115
4.1.6推力計劃驗證115
4.2過渡態(tài)控制計劃119
4.2.1開環(huán)油氣比計劃120
4.2.2閉環(huán)Ndot計劃125
第5章穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律設(shè)計128
5.1漸進穩(wěn)定128
5.1.1漸進穩(wěn)定性128
5.1.2李雅普諾夫第二方法129
5.2伺服跟蹤和擾動抑制130
5.2.1無靜差跟蹤130
5.2.2內(nèi)模原理132
5.3頻域回路成型設(shè)計133
5.3.1頻域回路成型133
5.3.2模型降階137
5.3.3設(shè)計算例138
5.4差分進化PI控制設(shè)計146
5.4.1設(shè)計方法146
5.4.2仿真驗證151
5.5狀態(tài)反饋極點配置伺服控制設(shè)計153
5.5.1基本原理153
5.5.2期望閉環(huán)極點154
5.5.3極點配置算法157
5.5.4狀態(tài)反饋極點配置伺服控制158
5.5.5設(shè)計算例161
5.6多變量PI/LMI控制設(shè)計170
5.6.1靜態(tài)輸出反饋PID控制170
5.6.2靜態(tài)輸出反饋PI控制172
5.6.3極點配置算法173
5.6.4多變量控制設(shè)計算例175
5.6.5單變量控制設(shè)計算例177
5.7內(nèi)模參數(shù)化控制器設(shè)計186
5.7.1內(nèi)模參數(shù)化控制原理186
5.7.2內(nèi)模參數(shù)化不完全微分PID控制器設(shè)計187
5.7.3二階嚴格真含執(zhí)行機構(gòu)模型的內(nèi)模參數(shù)化控制器設(shè)計188
5.7.4設(shè)計算例189
5.8混合靈敏度H∞控制設(shè)計194
5.8.1混合靈敏度函數(shù)頻域整形194
5.8.2多變量設(shè)計算例196
5.8.3單變量設(shè)計算例203
5.9抗飽和限制補償器設(shè)計210
5.9.1抗執(zhí)行機構(gòu)飽和問題210
5.9.2第一種抗執(zhí)行機構(gòu)飽和設(shè)計211
5.9.3設(shè)計算例215
5.9.4第二種抗執(zhí)行機構(gòu)飽和設(shè)計217
5.9.5設(shè)計算例219
5.10不確定性描述與系統(tǒng)魯棒性224
5.10.1基本概念224
5.10.2對象模型的不確定性224
5.10.3不確定性類型225
5.10.4實參數(shù)不確定性的數(shù)學描述225
5.10.5動態(tài)不確定性數(shù)學描述226
5.10.6復(fù)數(shù)不確定性的權(quán)函數(shù)227
5.10.7未建模動態(tài)特性的不確定性228
5.10.8乘性不確定性的魯棒穩(wěn)定性RS228
5.10.9逆乘性不確定性的魯棒穩(wěn)定性RS229
5.10.10標稱性能NP229
5.10.11魯棒性能RP230
5.11不確定性自適應(yīng)控制231
5.11.1MIMO不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)內(nèi)�？刂茊栴}231
5.11.2MIMO不確定系統(tǒng)基準動態(tài)系統(tǒng)LQR設(shè)計232
5.11.3MIMO不確定系統(tǒng)自適應(yīng)內(nèi)�？刂圃O(shè)計234
5.11.4設(shè)計算例239
5.12不確定性系統(tǒng)μ綜合控制器設(shè)計245
5.12.1閉環(huán)極點特征與穩(wěn)定性245
5.12.2小增益穩(wěn)定定理247
5.12.3帶不確定性的控制系統(tǒng)架構(gòu)247
5.12.4魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能248
5.12.5兩自由度μ綜合控制器設(shè)計算例252
第6章過渡態(tài)控制規(guī)律設(shè)計258
6.1開環(huán)油氣比過渡態(tài)控制258
6.1.1開環(huán)油氣比加減速供油規(guī)律設(shè)計258
6.1.2不含溫度參數(shù)的油氣比加減速規(guī)律設(shè)計264
6.2閉環(huán)Ndot加減速控制規(guī)律270
6.2.1直接Ndot控制規(guī)律設(shè)計270
6.2.2間接Ndot控制規(guī)律設(shè)計277
6.3過渡態(tài)主控回路閉環(huán)控制律LMI優(yōu)化281
6.3.1過渡態(tài)主控回路閉環(huán)控制策略282
6.3.2發(fā)動機增廣LPV模型283
6.3.3過渡態(tài)主控回路增益調(diào)度LMI優(yōu)化控制設(shè)計284
6.3.4設(shè)計算例286
第7章起動控制規(guī)律設(shè)計291
7.1起動控制邏輯291
7.1.1地面起動控制邏輯291
7.1.2空中起動控制邏輯293
7.1.3起動終止控制邏輯293
7.1.4熄火保護邏輯294
7.2起動控制規(guī)律295
7.2.1開環(huán)油氣比起動控制規(guī)律295
7.2.2渦輪前總溫閉環(huán)起動控制規(guī)律295
7.2.3N2dot閉環(huán)起動控制規(guī)律299
第8章限制保護控制規(guī)律設(shè)計308
8.1限制結(jié)構(gòu)的選擇308
8.2限制控制器設(shè)計310
8.3仿真驗證314
8.3.1基于線性模型的限制保護控制驗證314
8.3.2基于非線性模型的限制保護控制驗證316
第9章控制系統(tǒng)設(shè)計綜合320
9.1過渡態(tài)控制中的非線性飽和抑制方法321
9.1.1慢車以上加減速控制中的抗積分飽和方法321
9.1.2起動加速控制中的積分凍結(jié)方法325
9.2放氣、幾何導(dǎo)葉調(diào)節(jié)控制規(guī)律328
9.2.1VSV控制規(guī)律328
9.2.2VBV控制規(guī)律330
9.2.3TBV控制規(guī)律332
9.3控制系統(tǒng)設(shè)計綜合333
第10章直接推力控制340
10.1直接推力控制結(jié)構(gòu)設(shè)計340
10.2內(nèi)環(huán)控制341
10.2.1混合靈敏度/限制飽和H∞控制341
10.2.2設(shè)計算例344
10.3外環(huán)控制349
10.3.1卡爾曼濾波器349
10.3.2卡爾曼濾波推力估計器設(shè)計350
10.3.3設(shè)計算例352
10.3.4抗積分飽和PI控制器設(shè)計353
10.4仿真驗證354
參考文獻362
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