[发明专利]一种基于模型的航空发动机燃油控制系统动态抗饱和方法及装置

权利要求书

1.一种基于模型的航空发动机燃油控制系统动态抗饱和方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：建立航空发动机的非线性部件级模型，并采用泰勒级数展开的方法取得航空发动机的状态空间模型：

上式中，A_p,B_p,C_p,D_p为状态空间模型的系数矩阵，x_p(t)＝[n_H(t) n_L(t)]^T是系统的状态量，其中n_H(t)为高压压气机转子转速，n_L(t)为低压压气机转子转速；u(t)＝m_f(t)是系统的控制量，其中m_f(t)为燃油流量；y_p(t)＝[n_H(t) n_L(t)]^T是系统的可测输出，其中n_H(t)为高压压气机转子转速，n_L(t)为低压压气机转子转速，t为时间；

步骤二：根据步骤一中取得的航空发动机的状态空间模型，建立线性动态控制器：

上式中A_c,B_c,C_c,D_c为适当维数的线性动态控制器的系数矩阵，在无执行机构饱和的情况下，步骤一中取得的状态空间模型与线性动态控制构成的闭环系统稳定且具有期望的闭环系统性能，x_c(t)为控制器的状态；当航空发动机燃油供给执行机构未发生饱和时，u_c(t)＝y_p(t)为航空发动机的可测输出，y_c(t)＝u(t)为线性动态控制器的输出信号，y_c(t)也是无执行机构饱和时的执行机构输入信号，y_t(t)为高压压气机转子转速指令；

步骤三：设计航空发动机燃油供给执行机构的动态抗饱和补偿器：

当航空发动机燃油供给执行机构未发生饱和时，采用线性动态控制器；当燃油供给执行机构发生饱和时，动态抗饱和补偿器启动；

上式中，x_aw(t)为抗饱和补偿器的状态，y_aw(t)为抗饱和补偿器的输出,其中u_min为燃油供给执行机构的输出下界，u_max为燃油供给执行结构的输出上界；A_p,B_p,C_p,D_p为适当维数的抗饱和补偿器的系数矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型的航空发动机燃油控制系统动态抗饱和方法的装置，其特征在于，包括个人计算机终端、数模转换的输入输出口、个人计算机终端基于数字信号处理器设计的电子发动机控制单元和数据总线转换器；

所述个人计算机终端用于在MATLAB/Simulink环境下的指令信号的输入以及运行作为被控对象的部件级航空发动机模型以及燃油供给执行机构的数学模型；

数模转换的输入输出口用于将接收到的数字信号与模拟信号进行相互转换；

基于数字信号处理器设计的电子发动机控制单元用于运行所述基于模型的航空发动机燃油控制系统动态抗饱和方法；

数据总线转换器用于基于数字信号处理器设计的电子发动机控制单元与数模转换的输入输出口之间的信号传递。