[发明专利]面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法

权利要求书

1.一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)设计变循环发动机包括模式切换过程在内的过渡态控制计划，开发模式切换过程带限制保护的多回路PI控制算法及控制器；

步骤2)基于TTP/C总线协议设计变循环发动机分布式控制仿真平台，搭建包含发动机模拟器节点、数据处理节点、控制节点这些智能节点的仿真平台；

步骤3)设计基于TTP工具集的多回路PI的分布式控制仿真平台通信调度表，开发多智能节点间的通信函数；

步骤4)搭建变循环发动机模式切换的分布式控制系统，完成发动机数学模型、控制算法向该硬件平台移植与部署，并在含噪声环境的分布式仿真平台上验证模式切换过程带限制保护的多回路PI控制器的控制品质。

2.根据权利要求1所述的一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法，其特征在于：所述步骤1)包括：

步骤1.1)设计变循环发动机在单/双外涵模式工作下采用主燃油流量和尾喷管喉道面积控制高压转子转速和发动机压比的多变量控制方案，可调引射器面积和可调部件导叶角度采取开环控制方案；在模式切换过程中加入推力及喘振裕度这些限制参数，以保证变循环发动机在模式切换过程中安全、可靠、稳定的工作；

步骤1.2)针对变循环发动机包含模式切换在内的过渡态过程，开发带限制保护的多回路PI控制算法与控制器。

3.根据权利要求2所述的一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法，其特征在于：步骤1.2)包括采用Min-Max结构设计限制保护模块，其中限制保护参数具体有(1)高压转子转速；(2)高压压气机出口总压；(3)低压涡轮出口总温；(4)最小燃油量限制；在模式切换过程，还需加入限制保护参数(5)发动机推力；(6)喘振裕度；各限制控制器计算出的燃油增量与加减速控制器计算出的燃油增量通过高低选逻辑策略，最终确定最优的燃油指令与最小燃油量作比较，选择合适的W_f作为发动机的输入。

4.根据权利要求1所述的一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法，其特征在于：所述步骤2)包括：

步骤2.1)设计分布式控制仿真平台架构，在计算资源有限的前提下，对控制节点计算发动机控制变量的任务进行划分，以满足实时性要求；

步骤2.2)利用CodeWarrior软件完成硬件底层环境的配置。

5.根据权利要求4所述的一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法，其特征在于：步骤2.1)包括智能控制节点A为主燃油流量控制高压转子转速，智能控制节点B为尾喷管喉道面积控制发动机压比，智能控制节点C为各导叶角度，前后涵道引射器面积的开环控制，数据处理节点用于对发动机输出信号和执行机构输出信号的计算处理，发动机模拟器节点用于变循环发动机数学模型的计算；各仿真节点接收到模式切换帧后，切换到第二工作模式，智能控制节点C按照预设指令将切换过程的可调引射器面积A₁₁₄、A₁₆₃、A₂₂₄和可调导叶角度α_Fan、α_CDFS、α_Comp、α_LTurb写入TTP/C总线。

6.根据权利要求1所述的一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法，其特征在于：所述步骤3)包括：

步骤3.1)利用TTP_Plan软件进行变循环发动机加减速过程及模式切换过程的分布式控制仿真平台集群调度规划设计；

步骤3.2)利用TTP_Build软件生成可移植调度表并通过TTP_Download完成硬件平台部署；

步骤3.3)利用CodeWarrior软件在Ram仿真的环境下开发各智能节点间的通信函数。