[发明专利]一种基于SARSA的变循环航空发动机推力控制方法

说明书

本发明涉及航空动力系统控制技术领域，提供一种基于SARSA的变循环航空发动机推力控制方法，包括：步骤1：基于变循环航空发动机仿真模型，设计用于变循环航空发动机推力控制的SARSA控制器：选择仿真模型的部分输出变量及推力相关参数、部分输入变量分别作为SARSA控制器的输入、输出，设定学习目标；步骤2：对SARSA控制器的输入参数、输出参数分别划分区间，设计奖励规则；步骤3：训练SARSA控制器，更新Q表；步骤4：对Q表进行仿真测试，若测试结果未满足学习目标，则转至步骤3；反之，保存Q表。本发明能够提高具有多控制变量、强非线性、变工况和系统参数大幅摄动等复杂特征的变循环航空发动机的控制精度与效率。

技术领域

本发明涉及航空动力系统控制技术领域，特别是涉及一种基于SARSA的变循环航空发动机推力控制方法。

背景技术

变循环航空发动机是通过调节变几何部件适应当前飞行工况，改变热力循环性质的一类发动机。它兼具涡喷和涡扇两种工作模式：涡喷模式下超音速性能良好，单位推力大；涡扇模式下则具有良好的亚音速性能，耗油率低。变循环航空发动机集涡扇/涡喷性能优势于一身，比常规循环发动机具有更广的飞行包线，在军民领域都显示出巨大潜力。此外，大飞行包线对动力装置适应性要求很高，增加了可调部件，直接表现就是控制变量个数的增长，这是变循环发动机性能提高的内在控制因素。

变循环航空发动机是一个具有强非线性的复杂系统，其参数会随控制指令的改变发生变化。现有的变循环航空发动机推力控制方法中，仍采用变参数PID为基础的控制结构，虽然参数可变适应飞行工况，但是在解决具有强非线性、时变参数、多控制变量等复杂特征的变循环航空发动机的控制问题时仍存在回路间耦合等很大的局限性，且响应速度慢、超调量大，对航空发动机追求更高水平的性能发挥还很保守，存在瓶颈。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于SARSA的变循环航空发动机推力控制方法，能够提高具有多控制变量、强非线性、变工况和系统参数大幅摄动等复杂特征的变循环航空发动机的控制精度与效率。

本发明的技术方案为：

一种基于SARSA的变循环航空发动机推力控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：基于变循环航空发动机仿真模型，设计用于变循环航空发动机推力控制的SARSA控制器：

步骤1.1：选择所述变循环航空发动机仿真模型的部分输出变量以及推力相关参数作为SARSA控制器的输入；其中，所述推力相关参数包括推力偏差、推力偏差导数、目标推力，所述推力偏差为反馈推力与目标推力间的偏差；

步骤1.2：选择所述变循环航空发动机仿真模型的部分输入变量作为SARSA控制器的输出；

步骤1.3：设定学习目标为推力偏差≤预设的偏差阈值；

步骤2：对所述SARSA控制器的输入参数也即状态参数、输出参数也即动作指令分别进行区间划分，并设计奖励规则；

步骤3：使用变循环航空发动机仿真模型对SARSA控制器进行训练，更新SARSA控制器内部的Q表；

步骤4：将贪婪因子置0，对Q表进行仿真测试，验证测试结果是否满足学习目标，若未满足，则转至步骤3；反之，保存Q表。

进一步的，所述步骤1中，所述部分输出变量包括高压转子转速、低压转子转速，所述部分输入变量包括燃油流量。

进一步的，所述步骤2包括下述步骤：

步骤2.1：对SARSA控制器的输入参数进行区间划分：将推力偏差划分为a₁个区间、推力偏差导数划分为a₂个区间、目标推力划分为a₃个区间、高压转子转速划分为a₄个区间、低压转子转速划分为a₅个区间；