基于条件判断准则的涡扇发动机限制保护控制器优化设计

为了降低涡扇发动机控制逻辑中最小-最大选择结构的保守性,更高效地利用现有的安全裕度,提出一种基于条件判断准则的涡扇发动机限制保护控制器优化设计方法。通过对发动机关键输出变量进行条件主动判断,来决定限制保护控制器是否处于激活状态。其中,条件判断模块中的边界阈值采用智能优化算法-粒子群算法使其在给定的边界内搜索出合理可靠的最优值。基于某型涡扇发动机控制系统仿真平台进行计算机数值仿真,仿真结果表明:该优化方法有效地降低了最小-最大选择结构的保守性,在保持所有必要的安全极限情况下,推力响应速度得到了有效提高。其中,传统线性控制器的响应时间为4.7 s,而基于条件判断准则的限制保护控制器的响应时间则为3.8 s,缩短了近20%,控制系统的保守性得到了有效降低。

考虑限制保护的航空发动机起动控制技术

涡扇发动机起动控制方法直接影响发动机的起动性能。为在发动机整个起动过程中持续获得高、低压转子转轴上的最大剩余功率,提出了1种涡轮前总温Tt4闭环控制规律用于设计涡扇发动机起动控制的方法。对于起动过程中可能发生的风扇、低压压气机、高压压气机喘振和失速问题,在设计的Tt4闭环回路前加入喘振裕度限制保护控制,并考虑到在起动过程的第1阶段中在起动机带转到发动机点火前Tt4回路不起作用的特点,对Tt4回路设计了积分冻结逻辑。仿真结果表明:在满足给定喘振裕度和涡轮前总温不超温的条件下,涡轮前总温Tt4闭环控制方法能够以持续的最大剩余功率使发动机从静止状态起动到慢车功率状态。