[发明专利]基于串级RLADRC的高空台飞行高度模拟控制方法

说明书

本发明涉及航空发动机高空模拟技术领域，具体涉及基于串级RLADRC的高空台飞行高度模拟控制方法。该方法包括：步骤1：将该方法应用的串级RLADRC控制器定义为两个RLADRC串联组成；步骤2：由压力传感器实时获取后舱压力测量信息x₁作为外环压力主调节器的控制反馈值，由位移传感器实时获取调节阀位置测量信息x₂作为内环位置副调节器的控制反馈值；步骤3：将人工设定压力给定信息r_set与当前x₁共同送入外环主调节器，通过外环主调节器解算获得调节阀位置给定信息步骤4：将及调节阀位置测量信息x₂共同送入内环副调节器，通过内环副调节器让调节阀位置实时、快速跟踪步骤5：调节阀位置到达时，通过调节阀对后舱容腔流出流量进行节流以实时调节后舱压力；步骤6：重复步骤2～5。

技术领域

本发明涉及航空发动机高空模拟技术领域，具体涉及基于串级RLADRC的高空台飞行高度模拟控制方法。

背景技术

高空模拟试车台飞行高度模拟控制系统(后舱压力控制系统)是模拟被试航空发动机飞行高度的关键试验设备，该系统通过调节试验舱环境压力来建立发动机宽广飞行包线范围内的稳/瞬态飞行高度环境条件。相比于其它控制子系统，飞行高度模拟控制系统被控对象结构及组成复杂，具有设备庞大、非线性程度高、受扰严重且未知扰动众多、子系统耦合程度高等显著特点，致使飞行高度模拟控制系统非线性特征及模型不确定性显著增加，基于模型的控制方法几乎很难满足飞行高度模拟要求。同时，当前在研、预研航空发动机对高空台飞行高度模拟控制系统的品质要求越来越高，不仅要求该系统在性能/功能试验中具备高精度的稳态模拟能力，更要求其在减速、推力瞬变、惯性起动等状态变化剧烈的过渡态试验的短时大负荷扰动下始终具备优秀的通用性、动态响应性及快速稳定性，给飞行环境模拟带来了极大的难度和挑战。

美国阿诺德工程发展中心(AEDC)历经多年对ASTF高空台控制系统进行技术升级和改造，在后舱压力系统设置了多个调节阀以增加调节裕度，并设计了多种控制器自动切换技术，一定程度上克服非线性因素对后舱压力控制的影响，有效提升了发动机过渡态试验时的舱压模拟精度。俄罗斯中央航空发动机研究院(CIAM)高空台为提升过渡态环境模拟品质先后多次对舱压系统结构进行了改造，通过在高空舱内加装引射喷管来抑制排气扩压器对模拟飞行高度造成的强扰动影响，取得了较好成效。

目前我国舱压控制系统的核心思想仍秉承基于模型或经验数据的经典前馈+PID反馈控制模式，并辅以试凑及手动辅助控制手段，一定程度上改善了发动机试验飞行高度模拟品质。但在实际过程中，控制系统扰动源特性不一且存在大量的“模型不确定性”和“未建模动态”，当模拟工况发生变化时必须同步调整控制策略及控制参数，系统鲁棒性、通用性严重不足，只能完成控制品质的局部优化，无法较好的满足发动机宽广飞行包线范围内复杂多变的环境模拟要求。另外受当前建模能力限制，对于部分难以建模且无法测量但又对被控对象有着显著影响的环节(如排气扩压器、冷却器等)，基于模型的经典控制方法将无法发挥作用，直接制约了发动机高空模拟试验尤其是过渡态试验对控制系统的快速、鲁棒、高精度的稳/动态控制性能要求。

发明内容

发明目的：本发明给出了一种基于串级RLADRC(降阶线性自抗扰控制器)的高空台飞行高度模拟控制方法，该控制方法无需被控对象和扰动作用规律的具体模型信息，抗扰能力强、通用性高、鲁棒性优且实现简单高效，有效改善了发动机过渡态试验中后舱压力的动态调节品质，保障了发动机过渡态试验性能评定工作的有效开展。另外该控制器也可用于火电、化工、天然气等相关领域的压力容腔控制系统中。

一种基于串级RLADRC的高空台飞行高度模拟控制方法，包括：

步骤1：将该方法应用的串级RLADRC控制器定义为两个RLADRC串联组成，规定其中第一RLADRC作为外环主调节器，第二RLADRC作为内环副调节器；