序列二次规划法在航空发动机加力过程最优控制中的应用研究

【摘要】：对于军用飞机,其发动机的过渡态性能无疑是一项极为重要的指标。然而,航空发动机是一个高度复杂的热力机械系统,它的状态运动方程和目标函数都是强非线性的,而且控制过程中受多项约束作用,用常规的最优控制方法很难圆满的解决这个问题。SQP(Sequential Quadratic Programming)算法是当今求解包含约束的中小规模非线性规划问题的最优秀算法之一,为了进一步提高航空发动机的加力性能,本文提出了基于SQP算法的航空发动机接通加力过程最优控制方法和断开加力过程控制方法。 在寻优控制算法中,不但充分考虑了真实发动机在工作过程中存在的各种性能约束,而且还考虑到在工程实际中控制作用量的变化速率和变化幅度的限制等约束。在Visual C++6.0平台上编制了相应的寻优控制算法程序,并对本论文所研究的航空发动机加力过程最优控制方法进行了仿真验证。 研究表明,本文提出的基于SQP算法的航空发动机加力过程最优控制方法可以有效的解决航空发动机的最优加力过程控制问题。而且,该方法可以在保证各项约束始终得到满足的前提下,能缩短加力过程时间,进而改善了发动机的动态性能,达到了进一步发挥发动机性能潜力、提高飞机机动性能的目的。