基于模糊PID沖壓發(fā)動機推力控制系統(tǒng)研究

摘 要：作為航空飛行器的動力裝置，沖壓發(fā)動機以其高推比性能日益應(yīng)用廣泛，其控制系統(tǒng)的好壞直接影響著其工作性能。推力控制系統(tǒng)是沖壓發(fā)動機控制系統(tǒng)的重要組成部分，良好的推力控制器使其在復(fù)雜環(huán)境和比較寬的馬赫數(shù)下獲得很好的魯棒性。本文利用MATALB仿真軟件的Simulink工具箱建立推力控制系統(tǒng)的仿真模型，采用模糊PID控制方法對沖壓發(fā)動機推力回路進行控制，通過調(diào)節(jié)參數(shù)，設(shè)計出高性能的控制器。其后對設(shè)計出的模糊PID控制器進行動穩(wěn)態(tài)性能、魯棒性、抗干擾性以及跟蹤性的測試，并將其控制結(jié)果與設(shè)計的傳統(tǒng)PI控制以及魯棒控制的結(jié)果進行對比分析。仿真結(jié)果表明，設(shè)計的模糊PID控制器在動穩(wěn)態(tài)性能、魯棒性、抗干擾性以及跟蹤性能方面，都可以達到很好的性能。

關(guān) 鍵 字：沖壓發(fā)動機；推力控制系統(tǒng)；模糊PID；MATLAB；魯棒性

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

1 引 言

隨著航空飛行器的不斷發(fā)展，其性能要求越來越高，而工作環(huán)境越來越復(fù)雜，必須設(shè)計良好的控制系統(tǒng)滿足復(fù)雜環(huán)境下不斷提高的工作性能需求。

國內(nèi)外對沖壓發(fā)動機的推力控制均有研究，文獻[1]對超燃沖壓發(fā)動機的推進系統(tǒng)部分進行控制系統(tǒng)研究，文獻[2-3]應(yīng)用魯棒控制器對推力控制回路部分進行控制，其研究結(jié)果都能達到了給定的魯棒性性能要求。但沖壓發(fā)動機參數(shù)變化范圍較大，只能提高有限的性能 [4]，如果系統(tǒng)要求更高的性能，就必須研究更好的控制策略。傳統(tǒng)PID控制器[5]的控制算法及結(jié)構(gòu)比較簡單，可以滿足基本的性能要求[3]，但達不到很好的性能，而采用智能型PID自整定控制器[6]，將傳統(tǒng)PID控制和智能控制相結(jié)合，可以滿足更高的性能。

本文利用模糊PID控制算法[7-9]對推力回路進行控制，并進行各方面性能的測試，其仿真結(jié)果表明，根據(jù)模糊PID控制設(shè)計的推力控制器可以使系統(tǒng)的動態(tài)性能得到進一步改善。

2 被控對象數(shù)學(xué)模型

6 結(jié)語

本文通過簡化的數(shù)學(xué)模型，在SIMULINK軟件上對沖壓發(fā)動機推力控制部分設(shè)計了模糊PID控制器， 并做出了各種測試信號的響應(yīng)曲線，與文獻[3]中設(shè)計的魯棒控制器及傳統(tǒng)的PI控制器的響應(yīng)曲線做了比較。從結(jié)果可以看出，所設(shè)計的模糊PID控制器可以很好的保證推力變化的快速性、穩(wěn)定性、抗干擾性以及不受系統(tǒng)的不確定性的影響，保證系統(tǒng)各種性能優(yōu)于文獻[3]的魯棒控制器以及傳統(tǒng)PI控制器。在將來的研究中，希望根據(jù)仿真的基礎(chǔ)進行半實物仿真，并考慮更多的不穩(wěn)定因素對被控對象的影響，使系統(tǒng)在復(fù)雜的環(huán)境中表現(xiàn)更高的性能。模糊PID控制方法可以運用于性能要求比較高的控制系統(tǒng)，如航空飛行器的控制系統(tǒng)，使其在復(fù)雜的工作條件下實現(xiàn)系統(tǒng)的快速性以及穩(wěn)定性，具有很好的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。

參考文獻（References）：

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