摘要
本文针对Ｘ型航空发动机控制系统中的机械液压控制调节器作了比较深入的
研究，就该发动机的控制方案进行了较为详细的介绍和分析，并在此基础上对其
中的稳态和加速控制部分建立了工程上实际可用的数学模型。
为了达到工程上实用的目的，在对某研究所提供的某型发动机实时模型作了
详细分析并进行了加速过程的仿真计算后，本文将控制器模型和发动机模型联立
在一起，构成了闭环形式的发动机加速过程实时仿真计算模型。为了使该发动机
的控制系统能达到控制发动机进行最优加速这样目标，本文使用了非线性规划算
法中的序列二次规划法对发动机的加速过程进行了寻优计算。并以此结果为依据，
对发动机加速控制系统中的某些部件进行改进。使其能起到控制发动机完成最优
加速过程的目的。
研究结果表明：将实时的发动机模型和相关的部分控制器模型联立在一起，
可以构成一个闭环的发动机加速过程仿真模型，应用序列二次规划法对发动机加
速过程进行寻优计算，使用该计算结果对控制系统中的相关部件进行改进，可以
使发动机达到最优过程的加速。发动机模型越真实，约束条件越合理，所得的加
速过程计算结果就越好。同时通过研究也验证了采用多变量来控制发动机的加速
比采用单变量控制发动机加速更能发挥发动机的潜力，达到更好的加速控制效果。
In the paper, The mechanical-hydraulic control system of the X-model Aero-Engine has been studied. Meanwhile, a detailed introduction and analysis of the control program for this Aero-Engine is given, on this basis, an model of the controller for it抯 steady state and acceleration state has been established depend on the relative research.
In order to be pull into practice use in engineering application, a real time emluator of the the closed-loop control system for the X-model Aero-engine acceleration process has been established through combining the Engine model and the controller model. The SQP(Sequential Quadratic Programming) is used to get the optimal acceleration process result for the X-model Aero-engine. Then, depending on this result, through mending some relative parts of the control system, the optimal acceleration process for the X-model Aero-Engine is achieved.
The research result shows: The combined emluator model of the Aero-Engine and relative parts of the engine control system is an effective way to solve the optimal acceleration problem. SQP is feasible in calculating the Aero-engine optimal acceleration process. The more reliable of the emluator model and the more reasonable of the restriction terms is, the better result of the acceleration process can be achieved. Meanwhile, multivariable control can provide better control result than single-variable control in engine acceleration process.
引文
[1] R. J. Basso and R. J. Leake, Computational Alternatives to Obtain Time Optimal Jet Engine Control, NASA CR-149104, 1976
[2] Fred Teren, Minimun Time Acceleration of Aircraft Turbofan Engine by Using an Algorithm Based on Nonlinear Programming, NASA TM-73741,1977
[3] Jun-xiang Liang and Bruce. K.Walker, Constrained Nonlinear Optimal Jet Engine Acceleration Control, AIAA-88-3178,1988
[4] Dragoslav, Siljak D, Parameter Space Methods for Robust Control Design: A Guided Tour, IEEE Trans.Auto.Contr,1989,V34(7)
[5] Jasbir S. Arora and Guangyao Li, Constrained Conjugate Directions Methods for Design Optimization of Large Systems, AIAA-92-2500
[6] Lee Tzu-cheng, Guan Yan-shen, Optimal Control of Charge of state of Aircraft Turbine Engine
[7] Bennett S, Development of the PID controllers, IEEE control system Magazine, 1993,V13(2) : 58-65
[8] Rush D. Robinett and Gordon G. Parker, Hanspeter Schaub and John L.Junkins, Lyapunov Optimal Saturated Control for Nonlinear Systems, AIAA-97-0112
[9] Dean K. Frederik, Sanjay Garg, Shrider Adibhatla, Turbofan Engine Control Design Using Robust Multivariable Control Technologies, AIAA-96-2587
[10] Ambrose H. and Qu Z., Model reference robust control for MOMO systems, Int. J. control. 1997, Vol68, No. 3, PP599-623
[11] Bazaraa M.S., Shetty C. M., Nonlinear Programming-Theory and algorithms, 1979
[12] [美]巴扎拉、希蒂(著)，王化存、张春柏(译)，《非线性规划-----理论 与算法》，贵州人民出版社，1986年9月
[13] 王康宁(著)，《最优控制的数学理论》，国防工业出版社，1995年10月
[14] 陈光明(著)，《序列二次规划法在航空发动机加速控制中的应用研究》，西 北工业大学硕士论文，1997年3月
[15] 杨永利(著)，《变几何涡扇发动机数学模型及最优加速控制研究》，西北工 业大学硕士论文，1997年3月
[16] 桂党楼(著)，《非线性规划理论在发动机相似参数加速控制中的应用研究》， 西北工业大学硕士论文，1998年4月
[17] 李伟刚(著)，《某型涡扇发动机过渡态寻优控制研究》，西北工业大学硕士 论文，2000年10月
[18] 袁亚湘(著)，《非线性规划数值方法》，上海科学技术出版社，1993年8月
[19] 马仲蕃(著)，《线性规划最新进展》，科学出版社，1994年7月
[20] 魏国华、王芬(著)，《线性规划》，高等教育出版社，1990年3月
[21] [美]索尔·加斯(著)，王建华、郑乐宁、谭泽光、何坚勇、周兴华(译)， 《线性规划----方法与应用》，高等教育出版社，1990年6月
[22] 何黎明(著)，《涡扇发动机最优加速控制研究》，西北工业大学硕士论文， 2000年3月
[23] 杨冰(著)，《实用最优化方法及计算机程序》，哈尔滨船舶工程学院出版社， 1994年5月
[24] 陈开明(著)，《非线性规划》，复旦大学出版社，1991年8月
[25] 吴汉江、袁仪方(著)，《实用数学规划》，国防工业出版社，1993年3月
[26] 赵凤治、尉继英(著)，《约束最优化计算方法》，科学出版社，1991年8月
[27] 薛履中(著)，《工程最优化技术》，天津大学出版社，1989年3月
[28] 胡毓达(著)，《实用多目标最优化》，上海科学技术出版社，1990年4月
[29] 席少霖(著)，《非线性最优化方法》，高等教育出版社，1992年6月
[30] 唐焕文、秦学志(著)，《最优化方法》，大连理工大学出版社，1994年4月
[31] 祁英、孟庆明(著)，《FWS-10发动机主燃油控制系统建模与仿真研究报告》， 北京航空航天大学，1997年3月
[32] 王旭、梁钧襄(著)，《有约束的航空发动机加速最优控制》，航空学报， Vol．13，1992，No．4
[33] 陈光明、樊丁(著)，《SQP方法在航空发动机加速过程控制中的应用研究》， 航空动力学报，Vol．14，1999，No．3
[34] 程建平(著)，《A л-31ф发动机控制系统性能分析与计算》，中国人民解 放军空军工程学院硕士论文，1996年12月
[35] 赵德孜、王海东(著)，《A л-31ф发动机控制方案分析》，航空发动机学 报，1997年1月
[36] 606所，《A л-31ф技术说明书》，1993年8月
[37] 606所，《10A发动机燃油及控制系统设计要求》，1999年2月
[38] 中国航空动力控制系统研究所，《航空燃气涡轮发动机的控制方法与燃气涡 轮发动机动态特性的数学模拟》，1998年6月
[39] 胡世民、孙建国等(著)，《航空发动机自动控制系统》，南京航空学院， 1992年2月
[40] 樊思齐、徐芸华(著)，《航空推进系统控制》，西北工业大学出版社，1995 年8月
[41] 西工大、南航、北航(合编)，《航空燃气涡轮发动机原理》，国防工业出版 社，1981年8月
[42] 唐狄毅、廉小纯(著)，《航空燃气轮机原理》(下册)，国防工业出版社， 1990年9月
[43] 谭浩强(著)，《C语言设计》，清华大学出版社，1995年4月
[44] 施小龙、葛玉宝、邓明辉(编)，《Borland C++3． 1库函数快速参考》，学 苑出版社，1994年4月
[45] 徐士良(著)，《C语言算法程序集》，清华大学出版社，1996年11月
[46] 谭浩强、田淑清(著)，《FORTRAN77语言-FORTRAN77结构化程序设计》， 清华大学出版社，1993年6月
[47] 郭锁凤(著)，《计算机控制系统设计与实现》，航空工业出版社，1987年 11月
[48] [苏]聂恰耶夫(著)，单凤桐、程振海(译)，《航空动力装置控制规律与特 性》，国防工业出版社，1999年5月
[49] [苏]柳鲍穆德罗夫(著)，陈琴、王金瑞(译)，《相似理论在燃气涡轮发动 机调节系统设计中的应用》，国防工业出版社，1975年11月
[50] 樊丁、吴琪华、乔惠芳(著)，《发动机加速过程的微机控制》，航空学报， 1990年第2期
[51] 高自友、吴方(著)，《非线性约束条件下一个超线性收敛的可行方法》，数 学学报，第40卷6期，1997年11月
[52] 高自友、吴方(著)，《非线性约束条件下的SQP可行方法》，应用数学学报， 第18卷第4期，1992年4月