大连理工大学夏卫国获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利航空发动机电动执行机构高精度控制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:CN116317794B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10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:202310204785.3,技术领域涉及:H02P21/22;该发明授权航空发动机电动执行机构高精度控制方法是由夏卫国;陈吉祥;孙希明;费中阳;杜宪设计研发完成,并于2023-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本航空发动机电动执行机构高精度控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于复杂干扰下的快速抗扰控制技术领域,提出了一种航空发动机电动执行机构高精度控制方法。电动缸通过刚性连接方式将三相永磁同步电机与滚珠丝杠组合在一起,将电动缸的控制问题等效为电机的控制问题。结合反步控制技术和有限时观测技术,通过有限时干扰估计器提供快速的集总干扰估计与补偿,实现更高的稳态精度;通过反步法保证确定性的暂态性能,使电动缸很好地实现输入指令追踪。
本发明授权航空发动机电动执行机构高精度控制方法在权利要求书中公布了:1.一种航空发动机电动执行机构高精度控制方法,其特征在于,包括步骤如下: S1:对电动缸进行机理建模; S1.1:定义电动缸的负载位移xLm,速度导程hm,电机的转动角度为θrad,旋转角速度为ωrrads;电动缸采用电机与滚珠丝杠结构,电机与滚珠丝杠刚性连接,电动缸控制等同于电机控制; 电动缸负载位移与转动角度以及速度与旋转角速度的关系为: S1.2:给定电机的输出电磁转矩模型: 式中,Te为电磁转矩,单位为N·m,pn为电机磁极对数,为磁通量,Ld、Lq分别为d轴和q轴的电感系数,id、iq分别为d轴和q轴的电流,单位为A; S1.3:构建电机转动模型; 式中,J为电机及其负载转动惯量,单位为kg·m2,B是粘性摩擦系数,单位为N·rad·s,为参考电流信号,单位为A,d表示集总干扰,如下: 式中,TL是负载转矩,单位为N·m,g表示其它参数不确定性; S1.4:结合步骤S1.1-S1.3,构建电动缸的运动模型如下: 式中, S2:设计有限时干扰估计器,对q轴集总干扰进行计算与处理; S2.1:在航空发动机上,电动缸工作在有限的载荷条件下,根据实际数据设定承受的q轴集总干扰的上界及q轴集总干扰一阶导数的上界,如下式表示: 式中,∈1,∈2>0是为两个有界常数; S2.2:定义电动缸速度的观测变量q轴集总干扰的估计值电动缸速度及q轴集总干扰由下式观测: 式中,λ1,λ2,L为给定的正实数,函数sgn*★=|★|*sign★; S3:获得有限时干扰估计器后,当集总干扰满足式6时,表示集总干扰在有限时间内实现精确观测,集总干扰包括所有的参数不确定性、外在干扰扭矩和未建模动态;在给定期望指令xd、一阶导数及其二阶导数后,通过反步法设计基于有限时干扰估计的反步控制器; S3.1:定义追踪误差z1=xL-xd,求导后如下: 定义虚拟误差构造虚拟控制输入如下: 式中,k1是反馈控制增益,为参考运动速度;代入虚拟控制式9至式8得到如下式: S3.2:对虚拟误差z2求导如下式: 在步骤S2的有限时干扰估计器基础上,设计控制输入如下: 式中,k2是速度反馈控制增益;代入式11到式10得到下式: 基于有限时干扰估计的反步控制器设计完成,迭代计算,直至系统追踪误差收敛至零。
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