许萌萌　张成伟　习文　张一帆　刘子杰

摘要： 紧密耦合阀（CCV）是实现压缩机喘振主动控制最有效的执行机构之一，但使用单一执行机构的控制器存在鲁棒性差的问题。为克服上述问题，采用压缩机喘振经典模型，通过增加节流控制阀（TCV），并使用积分反步法，设计出了一种双执行机构的控制器。在仿真实验中，施加系统参数扰动和外部扰动，发现基于CCV的控制器导致压缩机流量和压力明显偏离设定值，而双执行机构控制器能使其有效地维持在设定值，从而保证了控制器的高鲁棒性。高鲁棒性控制器对于有效控制压缩机喘振，扩大其工况范围具有重要意义。

关键词：压缩机；喘振；主动控制；紧密耦合阀；节流控制阀；鲁棒性

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）33-0254-04

Abstract： Close-Coupled Valve is one of the most effective actuators for an active control of compressor surge， but the controller Based on a single actuator is poorly robust. It persents a controller Based on two actuators with the method of integral backstepping， by adding a throttle controlled valve. In the simulation， adding the system parameter perturbation and external disturbance， it is found that the flow and pressure of compressor deviate from the set value with the CCV controller while the CCV and TCV controller has a good performance， which is robust. It is significant for compressor surge control and expanding its range of flow with a robust controller.

Key words： Compressor； Surge； Active control； Close-coupled valve； Throttle controlled valve； Robust

1 概述

当压缩机流量减小，偏离设计工况时，压缩机出口压力与管路系统不匹配，往往会发生喘振[1]。喘振发生时，压缩机的流量和压力呈一维非线性振荡，从系统稳定运行的观点看，喘振是不允许发生的。为防止喘振，传统的控制策略是保持一定的喘振裕度，因而降低了压缩机的工作范围。Epstein等人[2]在1989年提出喘振主动控制概念，其核心思想是在出现失稳先兆而未出现喘振前就对压缩机施加控制，从而扩大了喘振裕度，增大了工作范围。

目前，采用不同的主动控制机构，并利用压缩机MG模型[3]进行非线性控制器设计是一重要研究方向。不同的学者提出各种主动执行机构，如扬声器、紧密耦合阀（CCV）、射流器、节流控制阀（TCV）、可调导叶、活塞等，Simon[4]指出紧密耦合阀（CCV）控制喘振最有前景。……