[发明专利]一种涡扇发动机鲁棒容错抗干扰模型参考动态输出反馈控制方法

权利要求书

1.一种涡扇发动机鲁棒容错抗干扰模型参考动态输出反馈控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，同时考虑执行器故障、未知外部干扰以及参数不确定项，构建涡扇发动机线性化模型以及参考模型；

步骤2，利用涡扇发动机线性化模型的输出信息和控制输入信息，设计状态观测器、干扰观测器和故障估计器耦合，并得到干扰估计值和故障估计值；

步骤3、基于步骤2得到的干扰估计值和故障估计值以及步骤1所构建的参考模型的信息，设计鲁棒容错抗干扰动态输出反馈控制器。

2.根据权利要求1所述的涡扇发动机鲁棒容错抗干扰模型参考动态输出反馈控制方法，其特征在于：所述步骤1中，考虑执行器故障、未知外部干扰以及参数不确定项，涡扇发动机线性化模型描述为：

z(t)＝[C₁+ΔC₁(t)]x(t)+D[u(t)+f(t)]

y(t)＝C₂x(t)

式中，x(t)＝(△n_L △n_H)^T为不可测的状态变量，△n_L表示风扇转速的增量，即低压转速增量，△n_H表示发动机的压气机转速增量，即高压转速增量；u(t)＝(△W_fb △A₈)^T表示系统的控制输入变量，△W_fb和△A₈分别表示主燃油变化增量和尾喷口面积变化增量；z(t)＝△π为被控输出，△π表示涡轮落压比，即涡轮出口压力与风扇进口总压之比；y(t)＝△n_H为测量输出；f(t)是一时变的但其变化率有界的执行器故障；d(t)是一时变的外部干扰；A，B，B_d，C₁，C₂和D为已知的适当维数矩阵，△A(t)和△C₁(t)为参数不确定项并且满足△A(t)＝M_aF_a(t)N_a和△C₁＝M_1cF_1c(t)N_1c，其中M_a，N_a，M_1c和N_1c是已知的适当维数矩阵，F_a(t)和F_1c(t)表示不确定项且满足F_a(t)^TF_a(t)≤I和F_1c(t)^TF_1c(t)≤I；

根据涡扇发动机线性化模型的结构和阶次，考虑如下参考模型：

式中，x_m(t)和r(t)分别是参考模型的状态和参考输入，A_m和B_m为已知的参数矩阵，且满足期望的发动机性能。

3.根据权利要求1所述的涡扇发动机鲁棒容错抗干扰模型参考动态输出反馈控制方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1，借助输出测量、干扰估计值和故障估计值，设计状态观测器以估计涡扇发动机系统中不可测的状态信息；

步骤2.2，借助测量输出、状态估计值和故障估计值，设计干扰观测器以估计干扰的真实值；

步骤2.3，针对突发的执行器故障情况，借助测量输出、状态估计值和干扰估计值，设计故障估计器以估计故障信息。

4.根据权利要求3所述的涡扇发动机鲁棒容错抗干扰模型参考动态输出反馈控制方法，其特征在于：所述步骤2.1中，借助输出测量、干扰估计值和故障估计值，设计如下状态观测器：

式中，L是待设计的增益矩阵，为系统状态x(t)的估计值，为执行器故障f(t)的估计值，为干扰d(t)的估计值。