基于稳态数据的航空发动机调速控制研究

为研究某型双轴涡扇航空发动机的调速问题,文中利用航空发动机自身的无源特性和燃油输入与转速输出的稳态对应关系设计无超调调速控制器,在不利用发动机解析模型的情况下,完成控制器的设计和系统分析。鉴于在设定值跟踪过程中,积分的作用是根据历史误差最终积累出目标转速对应的稳态油量,文中采用发动机的输入油量与转速之间的稳态对应关系取代积分作用与比例作用共同完成调速。加速过程中油量超过目标稳态油的幅度由比例控制强度决定,调整比例控制系数即可调整系统跟踪速度。由于转速误差趋于0的过程中供油量同步回归目标供油量,因此能够避免积分滞后作用的弊端,从而避免速度超调。在高压转子动态足够快且只考虑低压转子一阶动态的情况下,通过仿真对无超调的调速效果进行验证。结果表明,文中控制结构用于双轴涡扇发动机超调极小,极小的超调是由被忽略的高压转子动态造成的。为减小高压转子动态的影响并进一步改善调速效果,文中提出一种基于航空发动机静态特性的串级调速结构。实验结果表明,串级结构能够有效消除超调。