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专利号: 2024114877898
申请人: 曲阜师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,所述方法包括:S1、根据飞行器动力学模型,建立适用于飞行器巡航的航空涡扇发动机切换控制系统;

S2、基于航空涡扇发动机切换控制系统的状态,构建依赖于状态的切换机制,从当前航空涡扇发动机运行的子系统切换至能量最低的子系统;

S3、基于航空涡扇发动机切换控制系统的状态,引入无扰切换性能指标,得到无扰切换机制;

无扰切换机制,具体为;

,

其中, 是无扰切换性能指标, 是发动机切换控制器的虚拟控制信号,表示航空涡扇发动机切换控制系统状态, 是发动机切换控制器;

S4、基于依赖于状态的切换机制和无扰切换机制,确定事件触发采样机制;

S5、基于无扰切换机制和事件触发采样机制,得到无扰切换事件触发控制方案;

S6、根据依赖于状态的切换机制和无扰切换事件触发控制方案,确定无扰切换事件触发控制器参数。

2.根据权利要求1所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,所述S1中建立适用于飞行器巡航的航空涡扇发动机切换控制系统,具体为;

其中, 表示航空涡扇发动机切换控制系统状态, 是发动机切换控制器, 和是给定的常数矩阵,是一个切换函数,

K是一个正整数集,d为子系统的个数, 切换函数用于指派子系统的激活状态,t是切换时刻。

3.根据权利要求1所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,所述S2中依赖于状态的切换机制具体为;

,

其中, 表示航空涡扇发动机切换控制系统状态, 是所有子系统的集合,i和j分别表示第i和第j个子系统, 是第i个子系统的李雅普诺夫函数, 是第j个子系统的李雅普诺夫函数, 表示使子系统i激活的航空涡扇发动机切换控制系统状态的域,在t时刻时,若 处于 的内部,并且在此时刻之前子系统 激活,则子系统 处于运行状态。

4.根据权利要求1所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,所述S4中事件触发采样机制,具体为;

定义 为触发采样序列, 为触发采样时刻,其中,N是实数集,当前触发采样时刻 小于下一个触发采样时刻 ,并且下一个触发采样时刻 为;

其中, 是航空涡扇发动机切换控制系统状态采样误差; ,为给定时间间隔;

,为事件触发阈值; 是一个权重系数, 和 是调节参数, 为i或j,i和j分别表示第i和第j个子系统, 是无扰切换性能指标,t是切换时刻。

5.根据权利要求1所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,所述S5中无扰切换事件触发控制方案,具体为;

基于事件触发采样机制,计算得到状态采样值,则事件触发切换控制器为,,其中, 表示最后一次传输的状态值, 为触发采样时刻, 为下一个触发采样时刻, 为 时刻的航空涡扇发动机切换控制器, 是待设计的控制器增益, 是发动机切换控制器,t是切换时刻。

6.根据权利要求1所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,S6中所述无扰切换事件触发控制器参数具体确定方法为,当 时,定义 , ,

其中,i表示第i个子系统, 和 是给定的常数矩阵,使得以下不等式成立;

其中, 为预设的单位矩阵,常数 , , 是调节参数,矩阵 、 、 、是调节矩阵,矩阵 、 、 、 、 是正定调节矩阵, 为常数,矩阵 是虚拟控制增益矩阵, 是对角矩阵, 、 、 是约束条件的矩阵形式, 为矩阵的简化表示, 、 、 、 为约束参数。

7.根据权利要求6所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法,其特征在于,无扰切换事件触发控制器参数具体获得方法为;

其中, 、 、 是不同方向单位矩阵, 是矩阵 的简化表示, 是矩阵的简化表示, 是参数 , 、 、 表示方向, 是子系统个数,是正定调节矩阵;常数 、 、 、 、 、 是调节参数;标量 表示从模态i切换到模态 转移速率的二分之一次方; 表示正定矩阵,, 、 为正定调节矩阵。

8.一种航空涡扇发动机切换控制系统,其特征在于,所述系统包括:发动机切换控制系统建立模块,根据飞行器动力学模型,建立一种适用于飞行器巡航的航空涡扇发动机切换控制系统;

依赖于状态的切换模块,在航空涡扇发动机切换控制系统状态中进行划分,确定一种依赖于状态的切换机制,从当前航空涡扇发动机运行的子系统切换至能量最低的子系统;

无扰切换模块,在航空涡扇发动机切换控制系统状态中,引入无扰切换性能指标,得到无扰切换机制,减小发动机切换控制时产生的扰动;

事件触发采样模块,基于依赖于状态的切换机制和无扰切换机制,确定事件触发采样机制;

无扰切换机制,具体为;

,

其中, 是无扰切换性能指标, 是发动机切换控制器的虚拟控制信号,表示航空涡扇发动机切换控制系统状态, 是发动机切换控制器;

无扰切换事件触发控制模块,基于无扰切换机制和事件触发采样机制,得到无扰切换事件触发控制方案;

无扰切换事件触发控制器参数获得模块,根据依赖于状态的切换机制和无扰切换事件触发控制方案,确定无扰切换事件触发控制器参数。

9.一种航空涡扇发动机切换控制设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述处理器执行保存的计算机程序时,实现如权利要求1‑7任一项所述的一种航空涡扇发动机切换控制方法。