基于对角占优补偿的航空发动机解耦控制器设计.pdf

第１８期２０１２年６月科学技术与工程Ｖｏ１．１２Ｎｏ．１８Ｊｕｎ．２０１２

１６７１—１８１５（２０１２）１８—４４４７－０４ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ⑨２０１２Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．

航空航天

基于对角占优补偿的航空发动机

解耦控制器设计

吴志琨李军

（中航工业航空动力机械研究所，株洲４１２００２：

中国人民解放军总参陆航部驻株洲地区军事代表室，株洲４１２００２）

摘要针对航空发动机多变量控制系统不同通道间的强耦合问题，提出了一种多变量频域预补偿器的设计方法。该方法

以对角占优为基础，结合线性矩阵不等式（ＬＭＩ）求解方法进行多变量频域预补偿器的设计。仿真验证表明该方法能达到多变

量控制系统解耦控制目的，且能有效地削弱了通道间的耦合，降低控制器阶次。

关键词航空发动机线性矩阵不等式对角占优预补偿器

中图法分类号Ｖ２３３．７５１；文献标志码Ａ

耦合是多变量控制系统中普遍存在的问题。

１多变量频域预补偿器设计

如果多变量系统仍按单变量系统进行设计，则控制

系统的品质会明显降低，在耦合严重的情况下会使１．１问题的提出

各个系统均无法投入运行。为了消除耦合作用，可给出图１所示航空发动机多变量控制系统框

以通过设计解耦补偿器，将解耦补偿器与被控对象图，其中Ｇ（ｓ）为被控对象，Ｋ（ｓ）为对角占优预补

组成的广义系统的传递函数矩阵转为对角阵，从而偿器，Ｋ（ｓ）为控制器，Ｇ（ｓ）为对角占优预补偿后

把一个由耦合影响的多变量系统化为多个无耦合的被控对象。

的单变量系统¨Ｊ，经过解耦后的多变量系统即可

用单变量系统设计控制器的方法进行各个通道控

制的设计。

基于以上思想，本文针对航空发动机多变量控

制系统强耦合问题，研究了频域解耦预补偿器的设

计方法。该方法以对角占优为基础，结合线形矩阵

不等式的求解方法进行多变量控制系统频域解耦

预补偿器设计。最后利用单变量系统ＰＩ控制器设图航空发动机多变量控制系统１框图

计方法设计了多变量系统的控制器。仿真结果表解耦设计目的是寻求预补偿器Ｋ（ｓ）使得补偿

明该方法有效地将消除了系统通道间的耦合作用，后的系统Ｇ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）Ｋ（ｓ）成为具有如下形式的

并简化了控制的设计以及降低了控制的阶次。对角系统

Ｇ（）＝ｄｉａｇ［ｑ（ｓ），ｑ：（ｓ），…，ｇ（ｓ）］（１）

２０１２年３月１９日收到，３月３０日修改通过解耦补偿器的设计，使解耦补偿器与被控

第一作者简介：吴志琨（１９７８一），男，工程师，硕士研究生，研究方

对象组成的广义系统的传递函数矩阵为对角阵，从

向：为航空发动机控制。Ｅ—ｍａｉｌｑｑ．ｃｏｍ。

而把一个由耦合影响的多变量系统化为多个无耦

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合的单变量系统，从而达到简化控制器结构的目Ｄ一Ｋ—Ｉ针一ＴＤＴ一，ｌｊ＜