发动机转速控制系统参数优化

第

卷

第期

航

空

学

报

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发动机转速控制系统参数优化徐芸华樊思齐,

%西北工业大学& (教研室

西安

,

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,

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,

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,

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摘

要

介绍了实际应用的某型发动机控制系统仿真方法和参数优化方法3 4<

发动机控制系统仿。

真采用关键词,Μ

软件包,

,

参数优化采用,

Κ 7. 0

。

这一研究可作为发动机试验时参考

发动机0Ι>>

控制系统!ΕΧ>Α

仿真ΙΕ? !

,

参数优化Ο+ Η Ν= ΙΟ

Ε ΙΕΗ !

?Ι ΧΝ= Ι

Ν

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Ν

ΙΕΙΗ !

+ΕΧΧΠ ΕΧ!Ν

>

发动机控制系统的性能不仅取决于发动机

,

而且还取决于控制器。

。

在发动机已经确定

的情况下制器,

,

用优化方法设计控制器,

,

可以提高整个系统的性能,。

对于实际应用的发动机控

其结构虽然已经确定,

但其中某些参数可以调整

用参数寻优的方法获得取一组最,

佳参数数,

可以使发动机控制

系统获得较好的性能,,

对发动机控制系统优化在发动机调试过程中不一定明显,

必须首先建立系统的数学模型,

确定某一性能指标为目标函。

对系统进行仿真和优化计算,

确定出满足目标函数要求的最佳参数,

为了得到好的性能

孤立地分析与调整某一个参数

,

其效果并

只有通过多维寻优方法获取一组最佳参数。

并用于调整试验

,

才可以使其性

能有更为明显的提高

发动机主控制系统动态数学模型及系统仿真方法根据发动机非线性动态数学模型器的动态数学模型学模型一((,。

,

利用对高。

、

低压涡轮抽功的方法

,

可导出以传递,

函数表示的发动机动态小偏离数学模型

根据控制器工作原理和实际结构 Ο>、

可导出控制

本文以方块图的形式表示发动机和控制器组成的整个系统的动态数。

如图 所示ΨΟ,

图。 )、

中△Ν

,

万、二△。Γ、

、

Ω

万)

二

△>、

3

,

3Ο

Ω

而

Γ

Ξ

△Ν、

Γ

脚。Ω反

△。 年

△

。,

、

△((

△Ψ分别表示发动机高

低压转子转速增量

燃油流

Ζ月

日收到

,

年

月 ) 日收到修改稿

航

空、、、

学” )‘,

报

第抖卷Ν二。

量增量和参考输入量的增量、、

,

刀

分别表示相应的基淮

厉

、

反分别表示相对变化量控制器

。

一

[二卜一一

图

发动机主控制系统]

本文采用面向结构图的Π 4∴仿真结构图如图 )所示,

仿真软件包 )对/述系统进行仿真,。

,

为此

,

必须将图。

中的各环节用软件包中相应的功能模块表示

将系统方块图转化为仿真结构图

转化后的

图中⊥表示优化目标函数

图))

仿真结构图

参数优化方法及结果根据发动机控制规律要求,

在发动机控制系统中低压转速万作为被控制量,,

。

在

一

定

的犯条件下瓦取决于厉行

Γ

,

即万

Ξ,

Γ% 而燃油流量厉取决于控制器可调整参数的厉,

Γ

,

。

选择杆比

。

由于际可调整的参数较多实、,

但对系统性能影响较大的参数为液压放大器反馈杠二 )

和层板限制器流量参数∴,

3

,

一

州 _

,

Δ

为比例系数

,

因此

,

、而可表示为

Ψ厂%二

一

)

一Γ、

<%

,

其中<

一

∴Τ 2

Ω

,

、Ψ

下

。

第

期

徐芸华等,

Ψ

发动机转速控制系

统参数优化,

) Α、

要求系统性能最佳以优化函数取

即当系统输人量变化时

万,的响应时间要短

超调量要小

,

所

了Ξ

,αΟ丁百α‘Ξ

Γ%<

为最小

,

、‘式中百二万一风

,

Ε表示时间,

。

由于控制器结构的实际限制

参数

∴

,

,

∴

3

只能在一定范围内变化

,

也即参数优化是

有约束的

。

因此对参数∴

,

,

∴

3

优化的问题是ΝΧ>⊥ΞΝΧ>% Γ∴

约束条件Θ ( ( (、

<% Ξ∴% Ξ∴% Ξ

∴

、

一一

,

!β !

)

∴∴∴

,

,

Ζ

3

一Μ

,

!

%∴ Ξ

3

一ΜΨβ !Ω

式中一

。

,

Ξ’

#

χ,

,

。 )

Ξ

!

) )’

,

分别为反馈杠杆比的最大与最小允许值,

Μ。

,

Α !ΙΝ

ΝΧ>

占)一Ζ) !ΔΝ

> ΝΧ

分别表示层板限制器流量的最大与最小允川,

随

,Ζ采用罚函数外点法求解上述不等式约束条件下的寻优问题Ε

罚函数为

尸%∴

,

Ω、

∴ 一厂% δ

艺Χ一

Ω、,

∴法% _,

’=,

信

式中了气毛

Ι

Κ#、,

价份

一

一

Γ

Κ>

‘#

∴若Θ% 满足约束,

∴其中Θ% 不满足约束

表示第

步‘ 1’

罚因子%、十一,

,

计算时取&%、、,,

[五)

一,

,

%、(一 ),

&% % %

)

,

。 9’

%、(+

,

、

,

,

,

%、( .,

/

、

,

/

。

。:’

利用上述方法优

化计算结果为 1 )+!

0

.

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+厂+厂 8广,

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二& 2 3 4

5 4 6

口

图,表示了参数未进

1

1

行优化取

0

,

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,

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1

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图,

参数未优化时系统的动态响应

〕 3「ε

航

空

学

报,

第

卷

二Ψ

一Ζ)Δ

Ν

,

Ν。

,>Χ,

在输入量为单位阶跃作用下系统的动态响应,

即万,

,

万)

,

而φ随时,

间

的变化过程,

由图可以看出

厅

,

,

厅)都有一定的超调量,

,

且调节时间较长。

在

:

左右Ω图

斌超调量较大

振荡次数较多

这意味着涡轮前温度变化比较剧烈,

表示了数优化后系统的动态响应参#

由图,

可以看出厅,

,

万)基本无超调

,

调节,

时间缩短为不致过热,

)ΑΩ

丽,超调量较小

,

振荡次数减少。

这意味着涡轮前温度变化平缓

祸轮

这对延长发动机使用寿命是有利的

在图Ζ和

图

中还同时表示了实验结果

,

由相应的曲线对比可以看出计算结果与实验

结果基本一致

)

#

1

Ε%

图

参数优化后系统的动态响应

参[产

考

文

献#

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最优化理论和方法

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电子:业出版社清华大学出版社

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最优化与鼓优控制

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2knm.html