南京航空航天大學魯峰獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京航空航天大學申請的專利面向變循環發動機模式切換的分布式控制系統設計及驗證方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116300400B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310065625.5,技術領域涉及:G05B11/42;該發明授權面向變循環發動機模式切換的分布式控制系統設計及驗證方法是由魯峰;何旭;仇小杰;朱欣宇;周鑫;黃金泉設計研發完成,并于2023-01-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本面向變循環發動機模式切換的分布式控制系統設計及驗證方法在說明書摘要公布了:本發明公開一種面向變循環發動機模式切換過程的分布式控制系統平臺設計與驗證方法,首先設計帶限制保護的多回路PI控制器,開發模式切換的多回路PI控制算法;其次設計變循環發動機分布式控制仿真與驗證平臺,根據最小化實現原則搭建智能仿真節點的平臺;然后設計多回路PI的分布式控制仿真平臺通信調度表,開發多智能節點間的通信函數;最后完成發動機模型與控制算法向分布式控制仿真平臺移植與部署,并驗證含隨機噪聲環境的控制系統品質。本發明在為變循環發動機包括模式切換的過渡態控制提供可行控制方案,并設計變循環發動機多可調參數的分布式控制器及其仿真平臺,仿真結果表明設計的多變量控制器對分布式架構下噪聲具有較好的魯棒性。
本發明授權面向變循環發動機模式切換的分布式控制系統設計及驗證方法在權利要求書中公布了:1.一種面向變循環發動機模式切換的分布式控制系統設計及驗證方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1設計變循環發動機包括模式切換過程在內的過渡態控制計劃,開發模式切換過程帶限制保護的多回路PI控制算法及控制器; 步驟2基于TTPC總線協議設計變循環發動機分布式控制仿真平臺,搭建包含發動機模擬器節點、數據處理節點、控制節點這些智能節點的仿真平臺; 步驟3設計基于TTP工具集的多回路PI的分布式控制仿真平臺通信調度表,開發多智能節點間的通信函數; 步驟4搭建變循環發動機模式切換的分布式控制系統,完成發動機數學模型、控制算法向仿真平臺移植與部署,并在含噪聲環境的分布式仿真平臺上驗證模式切換過程帶限制保護的多回路PI控制器的控制品質; 所述步驟1包括: 步驟1.1設計變循環發動機在單雙外涵模式工作下采用主燃油流量和尾噴管喉道面積控制高壓轉子轉速和發動機壓比的多變量控制方案,可調引射器面積和可調部件導葉角度采取開環控制方案;在模式切換過程中加入推力及喘振裕度這些限制參數,以保證變循環發動機在模式切換過程中安全、可靠、穩定的工作; 步驟1.2針對變循環發動機包含模式切換在內的過渡態過程,開發帶限制保護的多回路PI控制算法與控制器,包括采用Min-Max結構設計限制保護模塊,其中限制保護參數具體有1高壓轉子轉速;2高壓壓氣機出口總壓;3低壓渦輪出口總溫;4最小燃油量限制;在模式切換過程,還需加入限制保護參數5發動機推力;6喘振裕度;各限制控制器計算出的燃油增量與加減速控制器計算出的燃油增量通過高低選邏輯策略,最終確定最優的燃油指令與最小燃油量作比較,選擇合適的Wf作為發動機的輸入; 所述步驟2包括: 步驟2.1設計分布式控制仿真平臺架構,在計算資源有限的前提下,對控制節點計算發動機控制變量的任務進行劃分,以滿足實時性要求,包括智能控制節點A為主燃油流量控制高壓轉子轉速,智能控制節點B為尾噴管喉道面積控制發動機壓比,智能控制節點C為各導葉角度,前后涵道引射器面積的開環控制,數據處理節點用于對發動機輸出信號和執行機構輸出信號的計算處理,發動機模擬器節點用于變循環發動機數學模型的計算;各仿真節點接收到模式切換幀后,切換到第二工作模式,智能控制節點C按照預設指令將切換過程的可調引射器面積A114、A163、A224和可調導葉角度αFan、αCDFS、αComp、αLTurb寫入TTPC總線; 步驟2.2利用CodeWarrior軟件完成硬件底層環境的配置。
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