民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)建模與控制研究.pdf

1、近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的研制關(guān)注度在不斷升溫，尤其是對(duì)和大飛機(jī)項(xiàng)目密切相關(guān)的大涵道比民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。作為一種高成本，高風(fēng)險(xiǎn)的工業(yè)產(chǎn)品，高精度的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值仿真模型對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制具有極大的應(yīng)用價(jià)值。因此，本文對(duì)民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)建模技術(shù)開展研究，并對(duì)其控制方法進(jìn)行了探索。
　　首先，本文以CFM56-5A發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象建立了大涵道比民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)部件級(jí)模型。建模時(shí)考慮了較高的涵道比會(huì)造成風(fēng)扇葉根與葉尖的特性不同

2、，將風(fēng)扇的內(nèi)涵道和外涵道部分進(jìn)行分開建模，研究了部件間共同工作方程。建立了增壓級(jí)部件的導(dǎo)葉角模型以及外涵道的反推裝置模型。通過慢車以上加、減速過程及地面至空中巡航全過程仿真，初步驗(yàn)證了所建立的模型的有效性，并為后續(xù)控制算法研究提供平臺(tái)。
　　其次，本文研究了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)比例-積分-微分（PID）控制方法。提出一種基于改進(jìn)螢火蟲優(yōu)化的極端學(xué)習(xí)機(jī)算法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出進(jìn)行預(yù)測(cè)，可在保證極端學(xué)習(xí)機(jī)預(yù)測(cè)精度的前提下減小網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，增強(qiáng)

3、其泛化能力?；陬A(yù)測(cè)模型根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)對(duì)PID控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。相較常規(guī)PID控制，提高了控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的適應(yīng)能力。
　　最后，本文研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)高性能控制方法，包含航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化緩解控制和性能尋優(yōu)控制?；诜€(wěn)態(tài)映射、動(dòng)態(tài)修正、退化補(bǔ)償設(shè)計(jì)推力估計(jì)器用于反饋，設(shè)計(jì)了內(nèi)回路H2/H∞風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制器和外回路PI推力控制器，并通過仿真驗(yàn)證了在發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化情況下的推力恢復(fù)控制效果。性能尋優(yōu)控制研究基于自適應(yīng)微分進(jìn)化算法