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叢書(shū)名：航空宇航科學(xué)與技術(shù)教材出版工程
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- 作者：王曦，楊舒柏，朱美印，孔祥興
- 出版時(shí)間：2021/11/1
- ISBN：9787030696052
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類(lèi)：V233.7
- 頁(yè)碼：384
- 紙張：
- 版次：01
- 開(kāi)本：16
針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，本書(shū)從系統(tǒng)工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了描述，內(nèi)容主要包括緒論、航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)模型，控制計(jì)劃，穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律設(shè)計(jì)，過(guò)渡態(tài)和限制控制規(guī)律設(shè)計(jì)，電液伺服作動(dòng)機(jī)構(gòu)原理及其設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)綜合等7個(gè)章節(jié)，突出了控制理論如何應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)被控對(duì)象的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一要點(diǎn)，力求概念清晰、注重邏輯方法學(xué)的設(shè)計(jì)思維過(guò)程以及理論指導(dǎo)實(shí)際的內(nèi)涵要義，這些方法除穩(wěn)態(tài)控制中根軌跡法、頻域響應(yīng)法、模型匹配法、增益調(diào)度法等外，對(duì)過(guò)渡態(tài)油氣比開(kāi)環(huán)加減速及Ndot閉環(huán)加減速的設(shè)計(jì)方法也進(jìn)行了重點(diǎn)描述，同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了模型基在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要地位，內(nèi)容涉及非線(xiàn)性模型、線(xiàn)性模型、歸一化模型、變參數(shù)LPV模型及增廣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)象模型的建模方法。
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目錄
叢書(shū)序
前言
第1章緒論001
1.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求001
1.2控制理論的發(fā)展003
1.3航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制的發(fā)展趨勢(shì)009
1.4本書(shū)結(jié)構(gòu)安排013
第2章航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型015
2.1部件級(jí)非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)非迭代模型015
2.1.1建模假設(shè)015
2.1.2風(fēng)扇部件的內(nèi)外涵流量分配016
2.1.3部件級(jí)模型017
2.1.4仿真步長(zhǎng)025
2.2部件級(jí)非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)迭代模型027
2.2.1部件級(jí)模型027
2.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)各部件共同工作平衡方程030
2.2.3非線(xiàn)性穩(wěn)態(tài)模型求解031
2.2.4非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)模型求解032
2.3發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)非線(xiàn)性模型033
2.3.1外推低轉(zhuǎn)速部件特性033
2.3.2起動(dòng)狀態(tài)部件特性的特點(diǎn)035
2.4非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)迭代模型的計(jì)算方法039
2.4.1NR迭代法039
2.4.2Broyden迭代法040
2.5穩(wěn)態(tài)點(diǎn)線(xiàn)性模型040
2.5.1順數(shù)法建立線(xiàn)性模型040
2.5.2差分進(jìn)化法建立線(xiàn)性模型044
2.5.3最小二乘法辨識(shí)線(xiàn)性模型047
2.6線(xiàn)性模型歸一化及系統(tǒng)特征不變性049
2.7發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)性變參數(shù)LPV模型052
第3章執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型與傳感器動(dòng)態(tài)補(bǔ)償059
3.1液壓機(jī)械系統(tǒng)的基本動(dòng)力學(xué)方程059
3.2電液伺服燃油系統(tǒng)060
3.2.1電液伺服燃油流量計(jì)量原理060
3.2.2電液伺服計(jì)量裝置非線(xiàn)性模型062
3.2.3電液伺服計(jì)量裝置線(xiàn)性模型063
3.2.4設(shè)計(jì)算例066
3.3高速占空比伺服主燃油流量計(jì)量068
3.3.1高速占空比伺服主燃油流量計(jì)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法068
3.2.2隨動(dòng)活塞下腔彈簧剛度設(shè)計(jì)方法070
3.3.3高速占空比伺服執(zhí)行活門(mén)下腔彈簧剛度的設(shè)計(jì)方法074
3.3.4高速占空比伺服主燃油流量計(jì)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)非線(xiàn)性模型075
3.3.5最小二乘法主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)模型076
3.4高速占空比伺服加力燃油流量計(jì)量081
3.4.1加力Ⅰ區(qū)燃油流量計(jì)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)非線(xiàn)性模型081
3.4.2加力Ⅰ區(qū)燃油流量計(jì)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)線(xiàn)性模型082
3.4.3內(nèi)、外涵燃油流量計(jì)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)非線(xiàn)性模型085
3.4.4內(nèi)、外涵燃油流量計(jì)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)線(xiàn)性模型087
3.5噴口喉道面積調(diào)節(jié)091
3.5.1噴口喉道面積調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)非線(xiàn)性模型091
3.5.2噴口喉道面積調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)線(xiàn)性模型091
3.6燃油計(jì)量型孔幾何設(shè)計(jì)097
3.7傳感器動(dòng)態(tài)特性補(bǔ)償算法102
3.7.1一階慣性環(huán)節(jié)傳感器模型102
3.7.2傳感器動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法103
第4章控制計(jì)劃106
4.1穩(wěn)態(tài)控制計(jì)劃106
4.1.1推力影響因素分析107
4.1.2起飛推力計(jì)劃108
4.1.3慢車(chē)推力計(jì)劃112
4.1.4部分推力計(jì)劃113
4.1.5推力計(jì)劃設(shè)計(jì)方案115
4.1.6推力計(jì)劃驗(yàn)證115
4.2過(guò)渡態(tài)控制計(jì)劃119
4.2.1開(kāi)環(huán)油氣比計(jì)劃120
4.2.2閉環(huán)Ndot計(jì)劃125
第5章穩(wěn)態(tài)控制規(guī)律設(shè)計(jì)128
5.1漸進(jìn)穩(wěn)定128
5.1.1漸進(jìn)穩(wěn)定性128
5.1.2李雅普諾夫第二方法129
5.2伺服跟蹤和擾動(dòng)抑制130
5.2.1無(wú)靜差跟蹤130
5.2.2內(nèi)模原理132
5.3頻域回路成型設(shè)計(jì)133
5.3.1頻域回路成型133
5.3.2模型降階137
5.3.3設(shè)計(jì)算例138
5.4差分進(jìn)化PI控制設(shè)計(jì)146
5.4.1設(shè)計(jì)方法146
5.4.2仿真驗(yàn)證151
5.5狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置伺服控制設(shè)計(jì)153
5.5.1基本原理153
5.5.2期望閉環(huán)極點(diǎn)154
5.5.3極點(diǎn)配置算法157
5.5.4狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置伺服控制158
5.5.5設(shè)計(jì)算例161
5.6多變量PI/LMI控制設(shè)計(jì)170
5.6.1靜態(tài)輸出反饋PID控制170
5.6.2靜態(tài)輸出反饋PI控制172
5.6.3極點(diǎn)配置算法173
5.6.4多變量控制設(shè)計(jì)算例175
5.6.5單變量控制設(shè)計(jì)算例177
5.7內(nèi)模參數(shù)化控制器設(shè)計(jì)186
5.7.1內(nèi)模參數(shù)化控制原理186
5.7.2內(nèi)模參數(shù)化不完全微分PID控制器設(shè)計(jì)187
5.7.3二階嚴(yán)格真含執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型的內(nèi)模參數(shù)化控制器設(shè)計(jì)188
5.7.4設(shè)計(jì)算例189
5.8混合靈敏度H∞控制設(shè)計(jì)194
5.8.1混合靈敏度函數(shù)頻域整形194
5.8.2多變量設(shè)計(jì)算例196
5.8.3單變量設(shè)計(jì)算例203
5.9抗飽和限制補(bǔ)償器設(shè)計(jì)210
5.9.1抗執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和問(wèn)題210
5.9.2第一種抗執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和設(shè)計(jì)211
5.9.3設(shè)計(jì)算例215
5.9.4第二種抗執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和設(shè)計(jì)217
5.9.5設(shè)計(jì)算例219
5.10不確定性描述與系統(tǒng)魯棒性224
5.10.1基本概念224
5.10.2對(duì)象模型的不確定性224
5.10.3不確定性類(lèi)型225
5.10.4實(shí)參數(shù)不確定性的數(shù)學(xué)描述225
5.10.5動(dòng)態(tài)不確定性數(shù)學(xué)描述226
5.10.6復(fù)數(shù)不確定性的權(quán)函數(shù)227
5.10.7未建模動(dòng)態(tài)特性的不確定性228
5.10.8乘性不確定性的魯棒穩(wěn)定性RS228
5.10.9逆乘性不確定性的魯棒穩(wěn)定性RS229
5.10.10標(biāo)稱(chēng)性能NP229
5.10.11魯棒性能RP230
5.11不確定性自適應(yīng)控制231
5.11.1MIMO不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)內(nèi)�？刂茊�(wèn)題231
5.11.2MIMO不確定系統(tǒng)基準(zhǔn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)LQR設(shè)計(jì)232
5.11.3MIMO不確定系統(tǒng)自適應(yīng)內(nèi)模控制設(shè)計(jì)234
5.11.4設(shè)計(jì)算例239
5.12不確定性系統(tǒng)μ綜合控制器設(shè)計(jì)245
5.12.1閉環(huán)極點(diǎn)特征與穩(wěn)定性245
5.12.2小增益穩(wěn)定定理247
5.12.3帶不確定性的控制系統(tǒng)架構(gòu)247
5.12.4魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能248
5.12.5兩自由度μ綜合控制器設(shè)計(jì)算例252
第6章過(guò)渡態(tài)控制規(guī)律設(shè)計(jì)258
6.1開(kāi)環(huán)油氣比過(guò)渡態(tài)控制258
6.1.1開(kāi)環(huán)油氣比加減速供油規(guī)律設(shè)計(jì)258
6.1.2不含溫度參數(shù)的油氣比加減速規(guī)律設(shè)計(jì)264
6.2閉環(huán)Ndot加減速控制規(guī)律270
6.2.1直接Ndot控制規(guī)律設(shè)計(jì)270
6.2.2間接Ndot控制規(guī)律設(shè)計(jì)277
6.3過(guò)渡態(tài)主控回路閉環(huán)控制律LMI優(yōu)化281
6.3.1過(guò)渡態(tài)主控回路閉環(huán)控制策略282
6.3.2發(fā)動(dòng)機(jī)增廣LPV模型283
6.3.3過(guò)渡態(tài)主控回路增益調(diào)度LMI優(yōu)化控制設(shè)計(jì)284
6.3.4設(shè)計(jì)算例286
第7章起動(dòng)控制規(guī)律設(shè)計(jì)291
7.1起動(dòng)控制邏輯291
7.1.1地面起動(dòng)控制邏輯291
7.1.2空中起動(dòng)控制邏輯293
7.1.3起動(dòng)終止控制邏輯293
7.1.4熄火保護(hù)邏輯294
7.2起動(dòng)控制規(guī)律295
7.2.1開(kāi)環(huán)油氣比起動(dòng)控制規(guī)律295
7.2.2渦輪前總溫閉環(huán)起動(dòng)控制規(guī)律295
7.2.3N2dot閉環(huán)起動(dòng)控制規(guī)律299
第8章限制保護(hù)控制規(guī)律設(shè)計(jì)308
8.1限制結(jié)構(gòu)的選擇308
8.2限制控制器設(shè)計(jì)310
8.3仿真驗(yàn)證314
8.3.1基于線(xiàn)性模型的限制保護(hù)控制驗(yàn)證314
8.3.2基于非線(xiàn)性模型的限制保護(hù)控制驗(yàn)證316
第9章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合320
9.1過(guò)渡態(tài)控制中的非線(xiàn)性飽和抑制方法321
9.1.1慢車(chē)以上加減速控制中的抗積分飽和方法321
9.1.2起動(dòng)加速控制中的積分凍結(jié)方法325
9.2放氣、幾何導(dǎo)葉調(diào)節(jié)控制規(guī)律328
9.2.1VSV控制規(guī)律328
9.2.2VBV控制規(guī)律330
9.2.3TBV控制規(guī)律332
9.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合333
第10章直接推力控制340
10.1直接推力控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)340
10.2內(nèi)環(huán)控制341
10.2.1混合靈敏度/限制飽和H∞控制341
10.2.2設(shè)計(jì)算例344
10.3外環(huán)控制349
10.3.1卡爾曼濾波器349
10.3.2卡爾曼濾波推力估計(jì)器設(shè)計(jì)350
10.3.3設(shè)計(jì)算例352
10.3.4抗積分飽和PI控制器設(shè)計(jì)353
10.4仿真驗(yàn)證354
參考文獻(xiàn)362
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