[发明专利]一种基于组合发动机的模态转换控制方法

说明书

本发明公开一种基于组合发动机的模态转换控制方法，该方法包括：设计所述组合发动机的顶层模态转换状态机和底层模态状态机，所述顶层模态转换状态机用来表征组合发动机整体模态转换的进程，底层模态状态机用来表征底层模态发动机的工作状态，其根据所述发动机的工作过程进行设计；构建顶层模态转换状态机的转移条件，然后再按照当前顶层模态转换状态机所处的状态，并结合发动机的实际控制要求，完成底层模态状态机的转移条件设计，从而实现对各底层模态状态机的统一调度。本发明由顶层模态转换状态机实现对组合发动机各模态底层状态机的统一调度控制，再由各底层状态机实现对各自控制变量的统一调度控制，降低了各模态发动机之间的控制耦合度。

技术领域

本发明涉及组合发动机控制领域，具体涉及一种组合发动机的模态转换控制方法。

背景技术

组合发动机是由两种或两种以上不同类型的发动机通过结构的集成和协同工作组合而成，充分发挥不同类型发动机在各自工作包线内的优势，从而达到扩展发动机工作包线的目的，实现可重复使用高超声速飞行器的动力装置在宽广的飞行包线范围内均具有较高的效率以及可靠性等，是目前水平起降高超声速飞行器的理想动力。

目前组合发动机的主要形式有涡轮基组合动力循环发动机(TBCC)、火箭基组合动力循环发动机(RBCC)以及涡轮火箭基组合发动机(TRRE)等，由于组合发动机是由两种或两种以上不同类型的发动机组合而成，因此在组合发动机工作过程中必然涉及到不同发动机模态的工作转换问题，模态转换过程是一个大偏离、强非线性过程，而且不同发动机模态之间的控制计划、余度管理、故障诊断与处理等均互相耦合，导致控制逻辑极其复杂，很难实现模态转换过程中的稳定控制，并保持多种模态的推力之和连续。传统基于各模态发动机进行独立控制并采用基于时序或独立指令进行组合的方法无法实现两种发动机模态的有效解耦，且会导致模态转换过程的控制计划、故障诊断与处理等各维度控制逻辑变的极其复杂，无法保证模态转换过程的稳定控制，且很难实现两种模态的推力之和连续。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种组合发动机的模态转换控制方法，该方法可以解决组合发动机在不同发动机工作模态之间进行转换时的控制计划、余度管理以及故障诊断与处理等不同维度之间互相耦合的复杂控制问题。

技术方案：本发明提供基于组合发动机的模态转换控制方法，该方法包括：

设计所述组合发动机的顶层模态转换状态机和底层模态状态机，所述顶层模态转换状态机用来表征组合发动机整体模态转换的进程，底层模态状态机用来表征底层模态发动机的工作状态，其根据所述发动机的工作过程进行设计；

构建顶层模态转换状态机的转移条件，从而满足组合发动机的模态转换控制要求，然后再按照当前顶层模态转换状态机所处的状态，并结合发动机的实际控制要求，完成底层模态状态机的转移条件设计，从而实现对各底层模态状态机的统一调度；

进而实现组合发动机控制计划的设计、组合发动机余度管理以及故障处理策略。

进一步的，包括：

所述顶层模态转换状态机ModeTranState包括：模态-第一发动机状态PG_MT_TB、正模态转换中状态PG_MT_PTing、正模态转失败状态PG_MT_PTFailed、模态-第二发动机状态PG_MT_RJ和逆模态转换中状态PG_MT_RTing；所述底层模态状态机包括第一发动机状态机TB_EngineState和第二发动机状态机RJ_EngineState。

进一步的，包括：

所述构建顶层模态转换状态机的转移条件，具体包括以下步骤：

S1当数控系统上电初始化完成后，默认进入模态-第一发动机状态，此时顶层模态转换状态机ModeTranState置为模态-第一发动机状态PG_MT_TB；