南京航空航天大学鲁峰获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116300400B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310065625.5,技术领域涉及:G05B11/42;该发明授权面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法是由鲁峰;何旭;仇小杰;朱欣宇;周鑫;黄金泉设计研发完成,并于2023-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种面向变循环发动机模式切换过程的分布式控制系统平台设计与验证方法,首先设计带限制保护的多回路PI控制器,开发模式切换的多回路PI控制算法;其次设计变循环发动机分布式控制仿真与验证平台,根据最小化实现原则搭建智能仿真节点的平台;然后设计多回路PI的分布式控制仿真平台通信调度表,开发多智能节点间的通信函数;最后完成发动机模型与控制算法向分布式控制仿真平台移植与部署,并验证含随机噪声环境的控制系统品质。本发明在为变循环发动机包括模式切换的过渡态控制提供可行控制方案,并设计变循环发动机多可调参数的分布式控制器及其仿真平台,仿真结果表明设计的多变量控制器对分布式架构下噪声具有较好的鲁棒性。
本发明授权面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法在权利要求书中公布了:1.一种面向变循环发动机模式切换的分布式控制系统设计及验证方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1设计变循环发动机包括模式切换过程在内的过渡态控制计划,开发模式切换过程带限制保护的多回路PI控制算法及控制器; 步骤2基于TTPC总线协议设计变循环发动机分布式控制仿真平台,搭建包含发动机模拟器节点、数据处理节点、控制节点这些智能节点的仿真平台; 步骤3设计基于TTP工具集的多回路PI的分布式控制仿真平台通信调度表,开发多智能节点间的通信函数; 步骤4搭建变循环发动机模式切换的分布式控制系统,完成发动机数学模型、控制算法向仿真平台移植与部署,并在含噪声环境的分布式仿真平台上验证模式切换过程带限制保护的多回路PI控制器的控制品质; 所述步骤1包括: 步骤1.1设计变循环发动机在单双外涵模式工作下采用主燃油流量和尾喷管喉道面积控制高压转子转速和发动机压比的多变量控制方案,可调引射器面积和可调部件导叶角度采取开环控制方案;在模式切换过程中加入推力及喘振裕度这些限制参数,以保证变循环发动机在模式切换过程中安全、可靠、稳定的工作; 步骤1.2针对变循环发动机包含模式切换在内的过渡态过程,开发带限制保护的多回路PI控制算法与控制器,包括采用Min-Max结构设计限制保护模块,其中限制保护参数具体有1高压转子转速;2高压压气机出口总压;3低压涡轮出口总温;4最小燃油量限制;在模式切换过程,还需加入限制保护参数5发动机推力;6喘振裕度;各限制控制器计算出的燃油增量与加减速控制器计算出的燃油增量通过高低选逻辑策略,最终确定最优的燃油指令与最小燃油量作比较,选择合适的Wf作为发动机的输入; 所述步骤2包括: 步骤2.1设计分布式控制仿真平台架构,在计算资源有限的前提下,对控制节点计算发动机控制变量的任务进行划分,以满足实时性要求,包括智能控制节点A为主燃油流量控制高压转子转速,智能控制节点B为尾喷管喉道面积控制发动机压比,智能控制节点C为各导叶角度,前后涵道引射器面积的开环控制,数据处理节点用于对发动机输出信号和执行机构输出信号的计算处理,发动机模拟器节点用于变循环发动机数学模型的计算;各仿真节点接收到模式切换帧后,切换到第二工作模式,智能控制节点C按照预设指令将切换过程的可调引射器面积A114、A163、A224和可调导叶角度αFan、αCDFS、αComp、αLTurb写入TTPC总线; 步骤2.2利用CodeWarrior软件完成硬件底层环境的配置。
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