孟洋+赵军

摘要：本文通过多个控制器间的切换改善了航空发动机加速过程的动态性能，并在转速过高时加以保护。首先，根据航空发动机控制系统模型利用区域极点配置方法对于每个子系统设计一个H_∞输出跟踪控制器，并且设计滞后切换规则，使发动机高压转子转速既能快速跟踪参考加速曲线又能保证较小超调，同时由于滞后切换规则的存在避免频繁切换造成的执行机构不必要的损耗；然后设计安全保护控制器及事件触发的切换机制，在高压转子转速过高时保护转速使其不超过最高转速边界，保证飞行安全；最后通过数例仿真验证了本文方法的有效性。

关键词：切换控制；极点配置；航空发动机；转速调节；安全保护

中图分类号：TP13 文献标识码：A

Abstract： In this paper， the dynamic performance of the acceleration process of the aero-engine is improved by the switching between multiple controllers. Firstly， by a regional pole placement method， theH_∞output trackingcontroller for each subsystemand a set ofhysteresis switching signals are designedso as tothe high pressure rotor speed track the reference acceleration curve rapidly with a small overshoot. Unnecessary losses due to frequent switching can be avoided because of the hysteresis switching rule.Then we design a security protection controller and an event triggered switching mechanism，the high pressure rotor speed will be limited under the highest speed line when it is too high to ensure flight safety.Finally， theeffectiveness of the proposed control design scheme is illustrated.

Keywords：switching control； pole placement； aero-engine； speed regulation； security protection

1引言

在航空发动机控制中需要一种能够使用传统的线性系统设计方法且设计简单、计算量小的方法，而增益调度技术正好满足这一要求。增益调度把非线性对象在某些工作點进行线性化，采用经典的线性控制理论设计局部控制器，然后根据反映系统动态性能的调度变量对控制器参数进行选择，从而实现了全工况控制器参数选择[1]。

按照上述的增益调度的方法设计一个全局控制器可以实现相应的控制功能，但传统的单控制器控制方法只能满足对某一个性能的要求，不能同时满足系统对其他性能的要求。如果设计多个控制器分别满足系统对各个性能的要求，然后根据切换规则适时切换就能同时满足系统对多个性能的要求，这正是切换控制的优势所在。……