微型涡喷发动机自适应控制技术研究

论文摘要

全权限数字电子控制为航空发动机控制系统采用先进控制策略提供了条件。本文以微型涡喷发动机为研究对象,采取理论仿真、实物在回路仿真以及地面台架试车相结合的方法,进行单神经元自适应控制和基于神经网络预测的自适应控制技术的研究。首先,从两个方面构建了微型涡喷发动机控制系统实物在回路仿真试验环境:第一、开发了基于可编程逻辑器件(CPLD)和SOC单片机F021的接口模拟器,为仿真系统提供所需的接口信号;第二、建立了含起动行为模拟的微型涡喷发动机数学模型,为自适应控制算法的初步验证提供一种仿真环境。针对微型涡喷发动机工作状态范围宽且执行机构油泵性能不够稳定的特点,采取基于单神经元的PID自适应控制,根据误差、误差的变化率及误差的加速度实现PID参数的自整定,并在嵌入式电子控制器中实现其应用。实物在回路仿真及台架试车结果表明:该控制算法具有良好的动、静态性能,且算法简单、实时性好,适合嵌入式控制器应用。将基于RBF神经网络预测的自适应控制应用于微型涡喷发动机控制中,以解决控制系统的时延问题。数字仿真及基于工控机的实物在回路仿真结果表明:预测模型实现了被控系统输出转速的预测,较好地解决了回路及系统的时延问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容及安排
• 第二章 建立微型涡喷发动机控制系统实物在回路仿真试验环境
• 2.1 微型涡喷发动机控制系统实物在回路仿真试验系统简介
• 2.2 建立含起动行为模拟的微型涡喷发动机模型
• 2.2.1 建模方法概述
• 2.2.2 起动行为模拟描述
• 2.2.3 辨识模型描述
• 2.2.4 模型仿真及验证
• 2.3 信号接口模拟器研制
• 2.3.1 需求分析
• 2.3.2 总体设计
• 2.3.3 硬件设计
• 2.3.4 软件设计
• 2.3.5 调试验证
• 2.4 微型涡喷发动机实物在回路仿真试验系统调试验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于单神经元PID 的微型涡喷发动机自适应控制
• 3.1 单神经元PID 自适应控制
• 3.1.1 控制算法
• 3.1.2 全数字仿真
• 3.2 基于工控机的控制算法验证
• 3.2.1 控制器实物在回路仿真
• 3.2.2 台架试车
• 3.3 控制算法在嵌入式控制器上的实现
• 3.3.1 控制算法程序的移植
• 3.3.2 控制器实物在回路仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于RBF 神经网络预测的微型涡喷发动机自适应控制
• 4.1 基于神经网络的多步预测
• 4.1.1 基于神经网络的系统输出预测
• 4.1.2 基于RBF 神经网络的多步预测
• 4.2 RBF 神经网络预测模型的描述
• 4.3 基于RBF 神经网络预测的自适应控制
• 4.3.1 基于RBF 预测的自适应控制策略
• 4.3.2 全数字仿真
• 4.3.3 实物在回路仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文