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航空发动机性能寻优控制技术研究

孙丰诚  
【摘要】: 航空发动机性能寻优控制技术是飞行/推进系统综合控制一个极其重要的研究内容。利用当前飞机和发动机综合信息优化发动机工作点,以使发动机工作在最优状态,充分发挥其性能潜力,是性能寻优控制技术的研究目标。本文围绕航空发动机性能寻优这一主题,开展了系统而深入的探讨。 本文第一章首先介绍了发动机性能寻优控制技术的发展概况和国内外研究现状,指出了存在的问题和挑战,以便有针对性地进行研究。第二章继而介绍发动机性能寻优控制所涉及的必备知识基础,主要包括发动机部件级模型、机载自适应模型的建立方法,几种典型的发动机性能寻优控制优化模式及各模式的优化原理,为下一步的深入研究打下了铺垫。第三章详细阐述了线性规划算法在航空发动机性能寻优控制中的应用。针对双转子涡轮风扇发动机,在借鉴前人研究成果的基础上,对原有设计方法进行了一定改进,开发了全新的在线性能寻优控制系统,搭建了不同的仿真平台,并进行了大量数字仿真实验。第四章指出了线性规划算法应用于发动机性能寻优控制中的缺陷,提出了将非线性的序列二次规划算法作为核心算法的解决方案,并设计了使用序列二次规划算法的在线性能寻优控制系统,进行了大量数字仿真实验,并与线性规划算法进行了对比仿真。第五章研究了新兴的量子算法,分析了量子算法的进化原理,提出了对基本量子算法的一系列改进措施,并从概率论和随机过程角度证明了量子算法的收敛性,最后将改进后的量子算法与遗传算法进行了对比仿真实验。第六章将改进后的量子算法应用于发动机控制系统设计中,主要包括最大推力模式和最小油耗模式的性能优化和航空发动机PID控制器控制参数整定,数字仿真取得良好效果。第七章指出了原有飞/推综合优化计算机原理样机的不足,设计实现了基于双CPU方案的新版飞/推综合优化计算机原理样机。第八章进行了全文总结。


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