針對航空發(fā)動機控制專業(yè)特點，本書從系統工程應用的設計角度出發(fā)，對航空發(fā)動機控制系統基本設計方法進行了描述，內容主要包括緒論、航空發(fā)動機及其執(zhí)行機構動態(tài)模型，控制計劃，穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律設計，過渡態(tài)和限制控制規(guī)律設計，電液伺服作動機構原理及其設計，發(fā)動機控制系統綜合等7個章節(jié)，突出了控制理論如何應用于航空發(fā)動機被控對象的控制系統設計這一要點，力求概念清晰、注重邏輯方法學的設計思維過程以及理論指導實際的內涵要義，這些方法除穩(wěn)態(tài)控制中根軌跡法、頻域響應法、模型匹配法、增益調度法等外，對過渡態(tài)油氣比開環(huán)加減速及Ndot閉環(huán)加減速的設計方法也進行了重點描述，同時，強調了模型基在控制系統設計中的重要地位，內容涉及非線性模型、線性模型、歸一化模型、變參數LPV模型及增廣發(fā)動機對象模型的建模方法。
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目錄
叢書序
前言
第1章緒論001
1.1航空發(fā)動機控制系統的基本設計要求001
1.2控制理論的發(fā)展003
1.3航空發(fā)動機控制的發(fā)展趨勢009
1.4本書結構安排013
第2章航空發(fā)動機動態(tài)模型015
2.1部件級非線性動態(tài)非迭代模型015
2.1.1建模假設015
2.1.2風扇部件的內外涵流量分配016
2.1.3部件級模型017
2.1.4仿真步長025
2.2部件級非線性動態(tài)迭代模型027
2.2.1部件級模型027
2.2.2發(fā)動機各部件共同工作平衡方程030
2.2.3非線性穩(wěn)態(tài)模型求解031
2.2.4非線性動態(tài)模型求解032
2.3發(fā)動機起動非線性模型033
2.3.1外推低轉速部件特性033
2.3.2起動狀態(tài)部件特性的特點035
2.4非線性動態(tài)迭代模型的計算方法039
2.4.1NR迭代法039
2.4.2Broyden迭代法040
2.5穩(wěn)態(tài)點線性模型040
2.5.1順數法建立線性模型040
2.5.2差分進化法建立線性模型044
2.5.3最小二乘法辨識線性模型047
2.6線性模型歸一化及系統特征不變性049
2.7發(fā)動機線性變參數LPV模型052
第3章執(zhí)行機構模型與傳感器動態(tài)補償059
3.1液壓機械系統的基本動力學方程059
3.2電液伺服燃油系統060
3.2.1電液伺服燃油流量計量原理060
3.2.2電液伺服計量裝置非線性模型062
3.2.3電液伺服計量裝置線性模型063
3.2.4設計算例066
3.3高速占空比伺服主燃油流量計量068
3.3.1高速占空比伺服主燃油流量計量執(zhí)行機構設計方法068
3.2.2隨動活塞下腔彈簧剛度設計方法070
3.3.3高速占空比伺服執(zhí)行活門下腔彈簧剛度的設計方法074
3.3.4高速占空比伺服主燃油流量計量執(zhí)行機構非線性模型075
3.3.5最小二乘法主燃油執(zhí)行機構系統辨識模型076
3.4高速占空比伺服加力燃油流量計量081
3.4.1加力Ⅰ區(qū)燃油流量計量執(zhí)行機構動態(tài)非線性模型081
3.4.2加力Ⅰ區(qū)燃油流量計量執(zhí)行機構線性模型082
3.4.3內、外涵燃油流量計量執(zhí)行機構動態(tài)非線性模型085
3.4.4內、外涵燃油流量計量執(zhí)行機構線性模型087
3.5噴口喉道面積調節(jié)091
3.5.1噴口喉道面積調節(jié)執(zhí)行機構動態(tài)非線性模型091
3.5.2噴口喉道面積調節(jié)執(zhí)行機構線性模型091
3.6燃油計量型孔幾何設計097
3.7傳感器動態(tài)特性補償算法102
3.7.1一階慣性環(huán)節(jié)傳感器模型102
3.7.2傳感器動態(tài)補償算法103
第4章控制計劃106
4.1穩(wěn)態(tài)控制計劃106
4.1.1推力影響因素分析107
4.1.2起飛推力計劃108
4.1.3慢車推力計劃112
4.1.4部分推力計劃113
4.1.5推力計劃設計方案115
4.1.6推力計劃驗證115
4.2過渡態(tài)控制計劃119
4.2.1開環(huán)油氣比計劃120
4.2.2閉環(huán)Ndot計劃125
第5章穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律設計128
5.1漸進穩(wěn)定128
5.1.1漸進穩(wěn)定性128
5.1.2李雅普諾夫第二方法129
5.2伺服跟蹤和擾動抑制130
5.2.1無靜差跟蹤130
5.2.2內模原理132
5.3頻域回路成型設計133
5.3.1頻域回路成型133
5.3.2模型降階137
5.3.3設計算例138
5.4差分進化PI控制設計146
5.4.1設計方法146
5.4.2仿真驗證151
5.5狀態(tài)反饋極點配置伺服控制設計153
5.5.1基本原理153
5.5.2期望閉環(huán)極點154
5.5.3極點配置算法157
5.5.4狀態(tài)反饋極點配置伺服控制158
5.5.5設計算例161
5.6多變量PI/LMI控制設計170
5.6.1靜態(tài)輸出反饋PID控制170
5.6.2靜態(tài)輸出反饋PI控制172
5.6.3極點配置算法173
5.6.4多變量控制設計算例175
5.6.5單變量控制設計算例177
5.7內模參數化控制器設計186
5.7.1內模參數化控制原理186
5.7.2內模參數化不完全微分PID控制器設計187
5.7.3二階嚴格真含執(zhí)行機構模型的內模參數化控制器設計188
5.7.4設計算例189
5.8混合靈敏度H∞控制設計194
5.8.1混合靈敏度函數頻域整形194
5.8.2多變量設計算例196
5.8.3單變量設計算例203
5.9抗飽和限制補償器設計210
5.9.1抗執(zhí)行機構飽和問題210
5.9.2第一種抗執(zhí)行機構飽和設計211
5.9.3設計算例215
5.9.4第二種抗執(zhí)行機構飽和設計217
5.9.5設計算例219
5.10不確定性描述與系統魯棒性224
5.10.1基本概念224
5.10.2對象模型的不確定性224
5.10.3不確定性類型225
5.10.4實參數不確定性的數學描述225
5.10.5動態(tài)不確定性數學描述226
5.10.6復數不確定性的權函數227
5.10.7未建模動態(tài)特性的不確定性228
5.10.8乘性不確定性的魯棒穩(wěn)定性RS228
5.10.9逆乘性不確定性的魯棒穩(wěn)定性RS229
5.10.10標稱性能NP229
5.10.11魯棒性能RP230
5.11不確定性自適應控制231
5.11.1MIMO不確定系統的自適應內�？刂茊栴}231
5.11.2MIMO不確定系統基準動態(tài)系統LQR設計232
5.11.3MIMO不確定系統自適應內�？刂圃O計234
5.11.4設計算例239
5.12不確定性系統μ綜合控制器設計245
5.12.1閉環(huán)極點特征與穩(wěn)定性245
5.12.2小增益穩(wěn)定定理247
5.12.3帶不確定性的控制系統架構247
5.12.4魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能248
5.12.5兩自由度μ綜合控制器設計算例252
第6章過渡態(tài)控制規(guī)律設計258
6.1開環(huán)油氣比過渡態(tài)控制258
6.1.1開環(huán)油氣比加減速供油規(guī)律設計258
6.1.2不含溫度參數的油氣比加減速規(guī)律設計264
6.2閉環(huán)Ndot加減速控制規(guī)律270
6.2.1直接Ndot控制規(guī)律設計270
6.2.2間接Ndot控制規(guī)律設計277
6.3過渡態(tài)主控回路閉環(huán)控制律LMI優(yōu)化281
6.3.1過渡態(tài)主控回路閉環(huán)控制策略282
6.3.2發(fā)動機增廣LPV模型283
6.3.3過渡態(tài)主控回路增益調度LMI優(yōu)化控制設計284
6.3.4設計算例286
第7章起動控制規(guī)律設計291
7.1起動控制邏輯291
7.1.1地面起動控制邏輯291
7.1.2空中起動控制邏輯293
7.1.3起動終止控制邏輯293
7.1.4熄火保護邏輯294
7.2起動控制規(guī)律295
7.2.1開環(huán)油氣比起動控制規(guī)律295
7.2.2渦輪前總溫閉環(huán)起動控制規(guī)律295
7.2.3N2dot閉環(huán)起動控制規(guī)律299
第8章限制保護控制規(guī)律設計308
8.1限制結構的選擇308
8.2限制控制器設計310
8.3仿真驗證314
8.3.1基于線性模型的限制保護控制驗證314
8.3.2基于非線性模型的限制保護控制驗證316
第9章控制系統設計綜合320
9.1過渡態(tài)控制中的非線性飽和抑制方法321
9.1.1慢車以上加減速控制中的抗積分飽和方法321
9.1.2起動加速控制中的積分凍結方法325
9.2放氣、幾何導葉調節(jié)控制規(guī)律328
9.2.1VSV控制規(guī)律328
9.2.2VBV控制規(guī)律330
9.2.3TBV控制規(guī)律332
9.3控制系統設計綜合333
第10章直接推力控制340
10.1直接推力控制結構設計340
10.2內環(huán)控制341
10.2.1混合靈敏度/限制飽和H∞控制341
10.2.2設計算例344
10.3外環(huán)控制349
10.3.1卡爾曼濾波器349
10.3.2卡爾曼濾波推力估計器設計350
10.3.3設計算例352
10.3.4抗積分飽和PI控制器設計353
10.4仿真驗證354
參考文獻362
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