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| 稿件标题： | 涡扇发动机控制系统架构优化设计方法 |
| 稿件作者： | 郭超超1，孙有朝1，赵慧冰2 |
| DOI： | 10.11809/bqzbgcxb2025.01.027 |
| 科学编辑： | 王兵 博士（清华大学航天航空学院 教授、博导） |
| 栏目名称： | 信息科学与控制工程 |
| 关键词： | 航空发动机；多动力学建模；控制系统；控制计划；过渡态控制 |
| 文章摘要： | 优化涡扇发动机控制系统对提高其性能和可靠性至关重要。本文中提出了一种新颖的涡扇发动机控制系统架构，利用转子动力学、气体质量和能量在容腔中的储存效应以及热力学原理，构建高精度涡扇发动机的部件级模型，借鉴C-MAPSS控制器架构并结合发动机实际运行情况，基于Min-Max架构对稳态控制器和过渡态控制器架构进行优化设计，开发了一种在加速调节计划时无需考虑N2和Ps3的最大值限制，减速调节计划时仅考虑燃油比例单元（RU）最小限制的发动机控制系统架构，并将其集成到构建的发动机模型中验证其有效性。仿真结果表明：所构建的涡扇发动机模型仿真结果与试车数据相比，在非设计点误差小于1.1%；在推力发生变化时，设计的稳态控制器响应速度快（调节时间小于2 s），无稳定误差；在瞬态大推力变化时过渡态控制器能快速准确地跟踪加减速指令，并能有效防止高压压气机和低压压气机发生喘振；在减速过程中成功实现最低燃油比例单元（RU）为0.004 2的要求。本研究可为涡扇发动机的高精度建模及控制系统优化设计提供重要的技术支撑。 |
| 稿件基金： | 国家自然科学基金和民航局联合基金项目（U2033202，U1333119）；国家自然科学基金项目（52172387）；中央高校基本科研业务费专项资金（ILA22032-1A）；国家航空科学基金项目（2022Z071052001） |
| 引用本文格式： | 郭超超，孙有朝，赵慧冰.涡扇发动机控制系统架构优化设计方法［J］.兵器装备工程学报，2025，46(1)：204-212. GUO Chaochao, SUN Youchao, ZHAO Huibing.Optimization design method for the architecture of turbofan engine control systems［J］.Journal of Ordnance Equipment Engineering，2025，46(1)：204-212. |
| 刊期名称： | 2025年01期 |
| 出版时间： | 2025年1月 |
| 收稿日期： | 2024-05-27 |
| 修回日期： | 2024-06-23 |
| 录用日期： | 2024-07-15 |
| 上线时间： | 2025年1月31日 |
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