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《基于在線滾動(dòng)LS-SVR的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)混合預(yù)測控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAerOnautjcaetAstrOnautjcaSinicaOct．252012VoI．33No．101755．1764ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．educn文章編號(hào)：1000一6893(2012)lO一1755—10基于在線滾動(dòng)LS—SVR的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)混合預(yù)測控制王健康，張海波*，黃向華，段姝婧南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，江蘇南京21e016摘要：提出了一種串級(jí)PID+非線性模型預(yù)測控制(NMPc)的混合控制方案，用于渦
2、軸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。其中：主控制回路采用串級(jí)PID控制器以消除靜差保證系統(tǒng)穩(wěn)定；帶約束優(yōu)化的預(yù)測控制器則用于實(shí)時(shí)燃油補(bǔ)償，以增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)對(duì)直升機(jī)功率需求的快速跟隨能力。該預(yù)測控制器是基于在線預(yù)測模型實(shí)現(xiàn)，首先在vc環(huán)境下設(shè)計(jì)在線滾動(dòng)最小二乘支持向量回歸機(jī)(0sL孓sVR)，在線訓(xùn)練高精度、實(shí)時(shí)性好的內(nèi)嵌式預(yù)測模型，其測試精度可達(dá)3‰；而后利用該模型與序列二次規(guī)劃(sQP)算法完成滾動(dòng)優(yōu)化，建立預(yù)測控制器；最后，在uH60A直升機(jī)／T700渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)綜合模型仿真環(huán)境下，通過模擬直升機(jī)大幅急速升降操作，驗(yàn)證了該混合預(yù)測控制方案對(duì)
3、大擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制能力及魯棒性，從而使直升機(jī)獲得更好的機(jī)動(dòng)性能。關(guān)鍵詞：渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)；控制系統(tǒng)；混合控制；預(yù)測控制；支持向量機(jī)中圖分類號(hào)：V231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A隨著現(xiàn)代武裝直升機(jī)對(duì)機(jī)動(dòng)性能要求的不斷提高，直升機(jī)子系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)之間的耦合程度愈加顯著，傳統(tǒng)的串級(jí)PID控制方法已顯得能力不足[1。2]。此外，在直升機(jī)機(jī)動(dòng)飛行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定工作的同時(shí)應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)滿足直升機(jī)當(dāng)前的功率需求，但由于存在因旋翼扭矩測量滯后、發(fā)動(dòng)機(jī)控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)等引起的時(shí)滯效應(yīng)，使得傳統(tǒng)控制方法很難取得高品質(zhì)的控制效果心]。2007年，美國國家航
4、空航天局(NASA)Glenn研究中心召開了一次重要的智能發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)議，其中提及了有關(guān)非線性模型預(yù)測控制(NMPC)技術(shù)，用于解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)在有擾動(dòng)或模型失配情況下的控制難題[3]。NMPC是近年來提出的新型模型預(yù)測控制(MPc)方法n]，其核心是基于一個(gè)精度高、實(shí)時(shí)性好的預(yù)測模型在一定的控制時(shí)域內(nèi)進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化控制，其間考慮相關(guān)約束并利用反饋校正機(jī)制準(zhǔn)確控制目標(biāo)，可以有效地解決有擾動(dòng)、有約束及非線性強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)控制問題，克服了經(jīng)典MPC方法只能在有限時(shí)域內(nèi)對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)過程中存在約束或擾動(dòng)時(shí)可行性和穩(wěn)定性通常得不到保證的
5、不足[5書]。從國內(nèi)外研究來看，NMPC在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用較少，僅有文獻(xiàn)[7]針對(duì)帶旋翼負(fù)載的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了NMPC控制器，其預(yù)測模型表征為燃油流量和動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速之間映射，通過BP(BackPropagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來離線訓(xùn)練，在小擾動(dòng)情況下取得較好的控制效果。文獻(xiàn)[8]在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮了旋翼扭矩隨飛行任務(wù)的變化是施加在發(fā)動(dòng)機(jī)上的強(qiáng)擾動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)測模型中收稿日期：2011—11—02；退修日期：2011-11·04；錄用日期：2011—12—16；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012．08．2811：05網(wǎng)絡(luò)出版地址：www
6、．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V20120828．1105．001．htmI基金項(xiàng)目：航空科學(xué)基金(2010zB52011)；南京航空航天大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)科研項(xiàng)目(Ns2010055)；江蘇省研究生創(chuàng)新培養(yǎng)工程項(xiàng)目(CXLXll一0213)*通訊作者Tel．：025·84892201-8401E-mail：zn—zhhb@126．com}
7、用棒武twangJK，ZhangHB，HuangxH·eta
8、．Hyb喇preaictIvecontro
9、fortumo-shanengInebasedo
10、nonllneslldlngLs．sVR．AdaAeronau“caetAs”onauticas{nIca．2012．33(10)：1755-1764．I健康，張海波．黃向華．等?基于在線滾動(dòng)Ls．svR的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)混合預(yù)胡I控翻．航空學(xué)報(bào)，2012，33(10)：1755-1764．航空學(xué)報(bào)Oct252012VoI33No．10應(yīng)作為擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖钣欣男畔ⅲ罱K通過設(shè)計(jì)多輸出迭代約簡最小二乘支持向量回歸機(jī)(RRI。孓SVR)，離線訓(xùn)練包含扭矩、燃油流量、動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速和燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速等綜合信息的預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了較文獻(xiàn)[7]更好的
11、控制品質(zhì)。雖然文獻(xiàn)[8]改進(jìn)了文獻(xiàn)[7]中的NMPC方法，并設(shè)計(jì)了更為有效的學(xué)習(xí)算法，但對(duì)于預(yù)測模型設(shè)計(jì)，仍存在同樣的不足：預(yù)測模型均為離線學(xué)習(xí)而無法自適應(yīng)更新模型。離線學(xué)習(xí)的缺點(diǎn)就在于訓(xùn)練樣本固定且有限，不能根據(jù)實(shí)時(shí)信息或近期最有效的信息來預(yù)估模型，而且由于算法泛化能力有限
