基于LPV模型的三轴燃气轮机自适应滑模控制研究

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作者 姚飞 陈彦臻 刘永文 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第4期127-134,共8页

鉴于燃气轮机线性化模型容易在大工况范围丢失实际燃机的动态特性,以及燃气轮机传统的单变量叠加控制在提高控制效率和控制系统鲁棒性上的局限性,本文以高压转子转速为调度变量建立三轴燃气轮机的线性变参数(LPV)模型,从而在建模复杂程... 鉴于燃气轮机线性化模型容易在大工况范围丢失实际燃机的动态特性,以及燃气轮机传统的单变量叠加控制在提高控制效率和控制系统鲁棒性上的局限性,本文以高压转子转速为调度变量建立三轴燃气轮机的线性变参数(LPV)模型,从而在建模复杂程度和模型精度上获得较好的平衡。在此基础上,提出了基于摄动矩阵上界估计和外部干扰上界估计的三轴燃气轮机自适应滑模控制。该控制可通过自适应参数实现对系统摄动矩阵干扰和外部干扰的合理估计,从而抑制干扰造成的影响。通过仿真实验分别研究了摄动矩阵干扰和外部干扰下的LPV滑模自适应控制,验证了其较好的动态响应性能和鲁棒性。 展开更多

关键词 三轴燃气轮机 lpv模型 自适应控制 滑模控制

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基于LPV模型的磷酸铁锂电池SOC实时算法 被引量：4

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作者 郑燕萍 杜政平 +1 位作者 吴松松 陈宁 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期600-603,共4页

动力电池荷电状态(SOC)值是电动汽车整车控制策略和电池管理系统中的一个重要参数。文章以磷酸铁锂动力电池为研究对象,提出基于线性变参数(LPV)模型的电池SOC实时估算方法。该方法在电池特性试验研究的基础上,建立电池等效电路模型,将... 动力电池荷电状态(SOC)值是电动汽车整车控制策略和电池管理系统中的一个重要参数。文章以磷酸铁锂动力电池为研究对象,提出基于线性变参数(LPV)模型的电池SOC实时估算方法。该方法在电池特性试验研究的基础上,建立电池等效电路模型,将电池非线性系统转换为LPV系统,将其状态空间系数矩阵作为电池可测量的函数,设计滤波器算法,实现磷酸铁锂动力电池SOC的实时估算。利用Matlab软件建立该算法的仿真模型,仿真结果验证了SOC实时估算方法的可行性和准确性。 展开更多

关键词 磷酸铁锂电池 荷电状态(SOC)估算 等效电路模型 线性变参数(lpv)模型

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基于LPV的变增益控制技术及其在航空航天领域的应用 被引量：3

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作者 李文强 马建军 +1 位作者 李鹏 郑志强 《航空兵器》 2009年第2期8-12,17,共6页

基于LPV系统的变增益控制克服了传统变增益控制的缺点,不仅减少了繁杂的前期工作,而且也使得系统的稳定性和性能分析在理论上变得简单易用。文章分析了基于LPV系统变增益控制的发展过程,给出了基于LPV变增益控制器的综合方法,总结了近... 基于LPV系统的变增益控制克服了传统变增益控制的缺点,不仅减少了繁杂的前期工作,而且也使得系统的稳定性和性能分析在理论上变得简单易用。文章分析了基于LPV系统变增益控制的发展过程,给出了基于LPV变增益控制器的综合方法,总结了近年来航空航天领域应用该项技术的成果,并根据LPV变增益控制的发展趋势,提出了基于LPV变增益控制需要解决的四个问题,即非线性系统的LPV系统的建模、基于Lyapunov函数的线性矩阵不等式计算量、变参数变化速率和调度策略,同时提出了简单的解决思路。 展开更多

关键词 变增益控制 航空航天 线性变参数 建模 调度策略

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无人自行车LPV模型在线识别方法研究 被引量：3

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作者 庄未 张瑞欣 +1 位作者 苏晓 黄用华 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第8期109-115,共7页

集总参数是无人自行车变参数线性(variable parameter linear,LPV)力学模型的核心要素之一,针对一种无人自行车关键集总参数难以直接准确获得的问题,提出一种在线估算其中时变运动参数和物理参数的方法。对于模型中时变车速的估算,主要... 集总参数是无人自行车变参数线性(variable parameter linear,LPV)力学模型的核心要素之一,针对一种无人自行车关键集总参数难以直接准确获得的问题,提出一种在线估算其中时变运动参数和物理参数的方法。对于模型中时变车速的估算,主要通过车轮转速传感器以及车架加速度传感器的量测值,结合卡尔曼滤波技术来实现。对于模型中的物理结构参数,主要根据自行车的LPV模型构造逆向识别算法,以IMU,编码器,电流传感器等传感器测量的系统状态为输入,待识别的物理结构参数为输出,通过最小二乘法求解得到。物理样机的实验结果表明:利用模型识别结果计算得到的力矩与传感器实际测量的驱动电机输出力矩基本吻合,验证所提方法的可行性与正确性。 展开更多

关键词 无人自行车 lpv模型 参数识别 卡尔曼滤波 最小二乘法

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基于平衡流形的航空发动机LPV建模方法 被引量：2

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作者 李述清 张胜修 胡卫红 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期21-25,共5页

针对航空发动机线性变参数模型,基于平衡流形原理,研究了一种改进LPV建模方法。首先,根据平衡流形原理,构造涡扇发动机平衡流形参数化形式。其次,根据某型涡扇发动机非线性模型,建立基于局部线性模型的涡扇发动机准LPV模型。然后,建立... 针对航空发动机线性变参数模型,基于平衡流形原理,研究了一种改进LPV建模方法。首先,根据平衡流形原理,构造涡扇发动机平衡流形参数化形式。其次,根据某型涡扇发动机非线性模型,建立基于局部线性模型的涡扇发动机准LPV模型。然后,建立基于平衡流形的航空发动机改进准LPV模型,即:利用平衡流形参数化形式,根据调度变量实时估算发动机平衡态,以更新发动机准LPV模型的参考平衡态。最后,通过对发动机从慢车状态到最大状态的阶梯加速过程进行仿真,表明改进LVP模型的稳态和动态响应特性与发动机非线性模型保持很好地一致。 展开更多

关键词 航空发动机 平衡流形 线性变参数模型 调度变量

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直升机切换LPV鲁棒跟踪控制 被引量：4

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作者 张绍杰 李硕 +1 位作者 严鹏 鲁可 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期260-266,共7页

针对直升机跟踪控制问题,提出了一种基于模态依赖平均驻留时间(Mode-dependent average dwell time,MDADT)切换信号的线性变参数(Linear variable parameter,LPV)控制方法。在直升机全飞行包线内选取可以表征直升机飞行特性的状态作为... 针对直升机跟踪控制问题,提出了一种基于模态依赖平均驻留时间(Mode-dependent average dwell time,MDADT)切换信号的线性变参数(Linear variable parameter,LPV)控制方法。在直升机全飞行包线内选取可以表征直升机飞行特性的状态作为增益调度变量,利用"小扰动"假设将全量方程进行线性化处理并对其配平求解,将复杂的非线性模型转化为可以计算求解的线性模型。采用雅可比线性化方法在非线性模型平衡点处进行线性化处理,使用数据拟合的方法在理论上建立与非线性模型动态接近的LPV模型。对时变参数进行区间划分,结合参数依赖的多Lyapunov函数和MDADT方法,给出了保证切换LPV系统全局一致指数稳定的充分条件。考虑时变参数的渐变特性,以及由于测量误差和参数飘移等因素而造成的控制器增益变化,得到了在MDADT切换信号限制下的切换律。仿真结果表明所设计的控制律能有效动态跟踪直升机前飞的不同状态量,验证了所建模型和控制算法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 直升机 线性变参数建模 切换多胞系统 跟踪控制 模态依赖平均驻留时间

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基于LPV模型的航空发动机控制器Kalman滤波器设计 被引量：1

7

作者 李述清 张胜修 +1 位作者 刘毅男 周志清 《航空发动机》 2011年第1期24-27,共4页

针对航空发动机LPV模型,设计了1种改进Kalman滤波器设计方法,并应用于某型涡扇发动机控制系统中。涡扇发动机宽工况变化过程的仿真结果表明,该滤波器可实现对系统输出和状态的有效跟踪和滤波,较好地检验了该方法的有效性。

关键词 KALMAN滤波器 航空发动机 线性变参数模型

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基于LPV鲁棒输出反馈控制的变形无人机暂态控制律设计 被引量：2

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作者 邵朋院 吴成富 +1 位作者 马松辉 毛保磊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期746-751,共6页

文章研究了LPV鲁棒输出反馈控制技术在变形无人机变形过程的纵向暂态控制中的应用。首先,从理论上研究了LPV鲁棒输出反馈控制问题的求解及解的可实现性问题,然后用雅克比线性化方法建立了飞机的LPV模型,并以变形无人机变形暂态过程中纵... 文章研究了LPV鲁棒输出反馈控制技术在变形无人机变形过程的纵向暂态控制中的应用。首先,从理论上研究了LPV鲁棒输出反馈控制问题的求解及解的可实现性问题,然后用雅克比线性化方法建立了飞机的LPV模型,并以变形无人机变形暂态过程中纵向俯仰角保持为例,使用LPV鲁棒输出反馈设计其控制器。结构奇异值分析和蒙特卡洛仿真结果均表明,系统具有很好的鲁棒性和控制性能。最后,对LPV鲁棒输出反馈技术进行了总结,并给出了需要进一步研究的问题。 展开更多

关键词 lpv系统 变形无人机 鲁棒控制 暂态控制

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时滞LPV重复过程的H_∞模型降阶 被引量：1

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作者 齐迹 李艳辉 梁艳 《科技通报》 北大核心 2016年第1期24-30,43,共8页

将时滞线性参数变化(LPV)思想应用于重复过程中,研究了其H∞模型降阶问题。目的是设计一个低阶的LPV重复过程来近似原高阶的LPV重复过程,使得误差在性能指标下达到最小。首先基于参数依赖Lyapunov函数方法推出了该误差过程的稳定性和降... 将时滞线性参数变化(LPV)思想应用于重复过程中,研究了其H∞模型降阶问题。目的是设计一个低阶的LPV重复过程来近似原高阶的LPV重复过程,使得误差在性能指标下达到最小。首先基于参数依赖Lyapunov函数方法推出了该误差过程的稳定性和降阶模型设计的充分条件。进一步通过投影定理引入两个附加矩阵,解除了重复过程矩阵和依赖于参数的Lyapunov函数矩阵之间的耦合,使得到的条件便于求解。仿真实例证实了该设计方法的有效性。 展开更多

关键词 线性参数变化重复过程 参数依赖LYAPUNOV函数 参数线性矩阵不等式 H∞模型降阶

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基于LPV模型的麦弗逊式主动悬架控制器设计 被引量：1

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作者 赵强 何法 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第8期112-118,126,共8页

根据麦弗逊式主动悬架的二维结构,应用含耗散能的拉格朗日公式建立其动力学方程,在平衡位置对运动方程进行线性化,并整理成状态方程形式。针对簧载质量的不确定性,建立了麦弗逊式主动悬架的LPV模型,运用LMI技术并采用区域极点配置法设... 根据麦弗逊式主动悬架的二维结构,应用含耗散能的拉格朗日公式建立其动力学方程,在平衡位置对运动方程进行线性化,并整理成状态方程形式。针对簧载质量的不确定性,建立了麦弗逊式主动悬架的LPV模型,运用LMI技术并采用区域极点配置法设计了状态反馈鲁棒H∞控制器,并在Matlab/Simulink中进行仿真。研究结果表明:麦弗逊式主动悬架采用极点配置状态反馈鲁棒H∞控制器可以明显改善行驶平顺性和悬架稳定性,其性能明显优于同参数的被动麦弗逊式悬架。 展开更多

关键词 车辆工程 麦弗逊式主动悬架 H∞控制器 lpv模型 极点配置法 LMI

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基于平方和优化的飞行器大角度机动LPV控制器设计方法

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作者 陈琦 蔡宗平 +2 位作者 马清亮 殷小静 徐晨 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期82-85,95,共5页

采用修正的Rodrigues参数(MRP)建立了飞行器姿态控制的数学模型,将非线性的飞行器姿态控制系统模型转化为线性参数可变模型(LPV模型),避免了四元数法带来的复杂计算量。针对Lyapunov函数V=xTP(x)x中含有多项式参数矩阵P(x)的非线性系统... 采用修正的Rodrigues参数(MRP)建立了飞行器姿态控制的数学模型,将非线性的飞行器姿态控制系统模型转化为线性参数可变模型(LPV模型),避免了四元数法带来的复杂计算量。针对Lyapunov函数V=xTP(x)x中含有多项式参数矩阵P(x)的非线性系统,提出了一套利用平方和优化技术和Lyapunov理论进行正定判定的方案和镇定控制器设计方法。仿真结果表明,设计方法有效解决了此类系统控制器设计问题,控制器具有较快的响应速度和较好的稳定性。 展开更多

关键词 lpv模型 平方和优化 大角度机动 LYAPUNOV函数 控制器设计

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高超声速飞行器LPV抗饱和模型参考控制器设计 被引量：2

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作者 赵阳 蔡光斌 张胜修 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第1期61-67,共7页

当高超声速飞行器改变飞行状态时,若采用传统的状态反馈方法进行姿态控制系统设计,为保持系统稳定,需在不同的平衡点反复进行线性化计算,计算过程十分复杂。另外,在飞行器高速飞行的过程中存在输入约束,还需考虑执行器饱和的问题。针对... 当高超声速飞行器改变飞行状态时,若采用传统的状态反馈方法进行姿态控制系统设计,为保持系统稳定,需在不同的平衡点反复进行线性化计算,计算过程十分复杂。另外,在飞行器高速飞行的过程中存在输入约束,还需考虑执行器饱和的问题。针对以上问题,采用两步法进行控制系统的设计:首先,设计了基于线性变参数(LPV)系统的模型参考控制器,采用奇异值分解与线性矩阵不等式计算得到控制器系统矩阵与反馈增益,在飞行状态发生变化后,实现对指令信号的跟踪响应;然后,考虑到执行器饱和的情况,引入抗饱和补偿器,采用LQR最优控制理论计算补偿器增益,实现对控制输入限幅约束。通过仿真表明,设计的控制器超调量较小,调节时间较短,且有效地减小了控制器设计过程的计算量。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 姿态控制系统 lpv系统 模型参考控制器 抗饱和补偿器

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基于LPV系统的折叠翼仿生变形无人机模型预测控制方法研究 被引量：2

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作者 邵朋院 董彦非 +1 位作者 李继广 屈高敏 《西安航空学院学报》 2020年第3期3-10,共8页

为了改善折叠翼仿生变形无人机变形暂态过程纵向控制性能,利用线性变参数(Linear Parameter Varying,LPV)系统的模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法,在线性时不变(LTI)系统MPC控制方法的基础上,运用线性变参数(LPV)系统的... 为了改善折叠翼仿生变形无人机变形暂态过程纵向控制性能,利用线性变参数(Linear Parameter Varying,LPV)系统的模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法,在线性时不变(LTI)系统MPC控制方法的基础上,运用线性变参数(LPV)系统的MPC控制,使MPC在线优化问题转化成二次规划(QP)问题,可将成熟的数值算法在线求解。将该方法运用于折叠翼仿生变形无人机,仿真结果表明,相对于非支配排序的遗传算法NSGA-II-PID,该方法具有更好的控制性能和输入约束能力。研究结果为变形无人机的暂态控制提供了一种更优的选择,可以促进变形无人机暂态控制技术的进一步发展。 展开更多

关键词 线性变参数系统 变形无人机 模型预测控制 暂态过程 二次规划

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切换LPV系统的模型参考自适应追踪控制

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作者 范晏铭 谢静 《现代信息科技》 2022年第10期1-10,15,共11页

文章主要研究了具有参数不确定性的切换线性变参数(LPV)系统的模型参考自适应(MRAC)跟踪控制问题。首先,一个切换LPV参考模型被给出并分析其有界性。然后,通过一个时变矩阵设计了切换LPV控制器与自适应律。其次,给出了参考模型MRAC可解... 文章主要研究了具有参数不确定性的切换线性变参数(LPV)系统的模型参考自适应(MRAC)跟踪控制问题。首先,一个切换LPV参考模型被给出并分析其有界性。然后,通过一个时变矩阵设计了切换LPV控制器与自适应律。其次,给出了参考模型MRAC可解的一个充分条件。当对设计参数进行合理选择时,系统的状态追踪误差可以收敛至一个位于原点的任意小的球心内。最后,通过一个涡扇发动机的仿真实例来验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 切换系统 模型参考自适应控制 lpv 时变参数相关 多LYAPUNOV函数

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四旋翼飞行器建模与PID控制器设计 被引量：18

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作者 江杰 岂伟楠 《电子设计工程》 2013年第23期147-150,共4页

为了实现对四旋翼飞行器的稳定飞行控制,对四旋翼飞行器建立了动力学数学模型,并采用准LPV法将非线性模型线性化,在建立的动力学模型基础上,对飞行器垂直速率、俯仰速率、横滚速率、偏航速率四个独立通道上分别设计了PID控制器。并通过M... 为了实现对四旋翼飞行器的稳定飞行控制,对四旋翼飞行器建立了动力学数学模型,并采用准LPV法将非线性模型线性化,在建立的动力学模型基础上,对飞行器垂直速率、俯仰速率、横滚速率、偏航速率四个独立通道上分别设计了PID控制器。并通过Matlab/Simulink软件进行控制系统仿真,并对仿真结果进行分析,仿真结果验证了PID算法的有效性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 lpv 非线性建模 PID控制

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涡轮增压柴油机线性变参数模型 被引量：2

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作者 王海燕 张均东 任光 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期966-969,979,共5页

以平均值模型为基础,通过简化各子模型,得到包含4个变量的状态空间模型,并转化为线性变参数模型.4个状态变量分别是柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率.以6S60MC型船用柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分... 以平均值模型为基础,通过简化各子模型,得到包含4个变量的状态空间模型,并转化为线性变参数模型.4个状态变量分别是柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率.以6S60MC型船用柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析.结果表明,该模型相对简单而准确,可以直接用于基于模型的控制算法的设计分析. 展开更多

关键词 柴油机 电控 平均值模型 线性变参数模型

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大型低速柴油机线性变参数状态空间模型 被引量：3

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作者 王海燕 张均东 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期543-547,共5页

相对简单而准确的模型是现代控制算法设计的基础,是提高柴油机电控稳定性和性能指标,从而提高柴油机经济性并降低排放污染的基础。对平均值模型进行了简化,在此基础上选取柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率为状态变量,转... 相对简单而准确的模型是现代控制算法设计的基础,是提高柴油机电控稳定性和性能指标,从而提高柴油机经济性并降低排放污染的基础。对平均值模型进行了简化,在此基础上选取柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率为状态变量,转化为四阶线性变参数状态空间模型。以6S60MC型船用大型低速柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析。结果表明,本模型相对简单而准确,可用于船用柴油机控制算法的设计分析。 展开更多

关键词 柴油机 平均值模型 线性变参数模型

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一种小型纯电动汽车充电机的设计 被引量：2

18

作者 陈林林 于会山 王翀 《电子科技》 2016年第7期151-155,共5页

快速充电是当前小型电动汽车需要解决的关键技术。文中研发了一种电动汽车用智能快速充电机,该充电机采用基于微控制器MC9S12XE100控制的双闭环多模式自适应充电方式进行充电。进行了主电路参数计算,包括功率管选择以及变压器、吸收回... 快速充电是当前小型电动汽车需要解决的关键技术。文中研发了一种电动汽车用智能快速充电机,该充电机采用基于微控制器MC9S12XE100控制的双闭环多模式自适应充电方式进行充电。进行了主电路参数计算,包括功率管选择以及变压器、吸收回路、滤波回路、PWM控制电路和微控制器核心电路设计等。通过试验证明,文中设计的充电机达到了性能指标要求,主回路拓扑结构及其控制电路可行。 展开更多

关键词 纯电动汽车 智能充电机 多模式自适应充电 双闭环 微控制器

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超空泡航行体纵向运动控制的水洞实验 被引量：1

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作者 白涛 吴振 +1 位作者 刘建芸 韩云涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1006-1014,共9页

针对在理想环境下设计的超空泡航行体控制器不能满足实际条件下的控制要求的问题,本文提出了一种基于水洞试验的超空泡航行体纵向运动控制器的等效设计的方法。通过对空化器可控的超空泡航行体的缩比模型的水洞实验,获取了空化器在运动... 针对在理想环境下设计的超空泡航行体控制器不能满足实际条件下的控制要求的问题,本文提出了一种基于水洞试验的超空泡航行体纵向运动控制器的等效设计的方法。通过对空化器可控的超空泡航行体的缩比模型的水洞实验,获取了空化器在运动时的空化数和空泡形态数据,以此为基础对超空泡航行体的纵向运动模型进行修正,并采用LPV反演算法设计了控制器,采用仿真实验检验控制效果。结果表明,采用水洞试验数据进行控制器设计,能够更加贴近实际运动环境,为实现超空泡航行体在真实环境中的控制提供了有力的依据。 展开更多

关键词 水洞实验 超空泡航行体 纵向运动控制 模型修正 线性变参数 仿真验证 空化器

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基于多项式平方和规划的涡扇发动机切换控制 被引量：1

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作者 孙昊博 潘慕绚 黄金泉 《航空发动机》 北大核心 2018年第6期31-37,共7页

针对航空发动机动态特性随飞行状态和飞行条件的变化范围大,单一控制器很难保证全包线内控制效果的问题,在航空发动机LPV模型基础上提出1种平滑过渡的切换控制方法。该方法根据发动机进口条件对飞行包线区域进行划分,按照多项式平方和... 针对航空发动机动态特性随飞行状态和飞行条件的变化范围大,单一控制器很难保证全包线内控制效果的问题,在航空发动机LPV模型基础上提出1种平滑过渡的切换控制方法。该方法根据发动机进口条件对飞行包线区域进行划分,按照多项式平方和规划理论以及平滑过渡切换律求取各子区域的Lyapunov函数及LPV控制器。在某型涡扇发动机上进行仿真验证,结果表明:所设计的切换LPV控制器在不同高度、马赫数和转速条件下均具有良好的性能和控制精度,可以实现平滑切换。 展开更多

关键词 lpv模型 多项式平方和规划 平滑切换 鲁棒控制 航空发动机

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