针对航空发动机控制专业特点，本书从系统工程应用的设计角度出发，对航空发动机控制系统基本设计方法进行了描述，内容主要包括绪论、航空发动机及其执行机构动态模型，控制计划，稳态控制规律设计，过渡态和限制控制规律设计，电液伺服作动机构原理及其设计，发动机控制系统综合等7个章节，突出了控制理论如何应用于航空发动机被控对象的控制系统设计这一要点，力求概念清晰、注重逻辑方法学的设计思维过程以及理论指导实际的内涵要义，这些方法除稳态控制中根轨迹法、频域响应法、模型匹配法、增益调度法等外，对过渡态油气比开环加减速及Ndot闭环加减速的设计方法也进行了重点描述，同时，强调了模型基在控制系统设计中的重要地位，内容涉及非线性模型、线性模型、归一化模型、变参数LPV模型及增广发动机对象模型的建模方法。
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目录
丛书序
前言
第1章绪论001
1.1航空发动机控制系统的基本设计要求001
1.2控制理论的发展003
1.3航空发动机控制的发展趋势009
1.4本书结构安排013
第2章航空发动机动态模型015
2.1部件级非线性动态非迭代模型015
2.1.1建模假设015
2.1.2风扇部件的内外涵流量分配016
2.1.3部件级模型017
2.1.4仿真步长025
2.2部件级非线性动态迭代模型027
2.2.1部件级模型027
2.2.2发动机各部件共同工作平衡方程030
2.2.3非线性稳态模型求解031
2.2.4非线性动态模型求解032
2.3发动机起动非线性模型033
2.3.1外推低转速部件特性033
2.3.2起动状态部件特性的特点035
2.4非线性动态迭代模型的计算方法039
2.4.1NR迭代法039
2.4.2Broyden迭代法040
2.5稳态点线性模型040
2.5.1顺数法建立线性模型040
2.5.2差分进化法建立线性模型044
2.5.3最小二乘法辨识线性模型047
2.6线性模型归一化及系统特征不变性049
2.7发动机线性变参数LPV模型052
第3章执行机构模型与传感器动态补偿059
3.1液压机械系统的基本动力学方程059
3.2电液伺服燃油系统060
3.2.1电液伺服燃油流量计量原理060
3.2.2电液伺服计量装置非线性模型062
3.2.3电液伺服计量装置线性模型063
3.2.4设计算例066
3.3高速占空比伺服主燃油流量计量068
3.3.1高速占空比伺服主燃油流量计量执行机构设计方法068
3.2.2随动活塞下腔弹簧刚度设计方法070
3.3.3高速占空比伺服执行活门下腔弹簧刚度的设计方法074
3.3.4高速占空比伺服主燃油流量计量执行机构非线性模型075
3.3.5最小二乘法主燃油执行机构系统辨识模型076
3.4高速占空比伺服加力燃油流量计量081
3.4.1加力Ⅰ区燃油流量计量执行机构动态非线性模型081
3.4.2加力Ⅰ区燃油流量计量执行机构线性模型082
3.4.3内、外涵燃油流量计量执行机构动态非线性模型085
3.4.4内、外涵燃油流量计量执行机构线性模型087
3.5喷口喉道面积调节091
3.5.1喷口喉道面积调节执行机构动态非线性模型091
3.5.2喷口喉道面积调节执行机构线性模型091
3.6燃油计量型孔几何设计097
3.7传感器动态特性补偿算法102
3.7.1一阶惯性环节传感器模型102
3.7.2传感器动态补偿算法103
第4章控制计划106
4.1稳态控制计划106
4.1.1推力影响因素分析107
4.1.2起飞推力计划108
4.1.3慢车推力计划112
4.1.4部分推力计划113
4.1.5推力计划设计方案115
4.1.6推力计划验证115
4.2过渡态控制计划119
4.2.1开环油气比计划120
4.2.2闭环Ndot计划125
第5章稳态控制规律设计128
5.1渐进稳定128
5.1.1渐进稳定性128
5.1.2李雅普诺夫第二方法129
5.2伺服跟踪和扰动抑制130
5.2.1无静差跟踪130
5.2.2内模原理132
5.3频域回路成型设计133
5.3.1频域回路成型133
5.3.2模型降阶137
5.3.3设计算例138
5.4差分进化PI控制设计146
5.4.1设计方法146
5.4.2仿真验证151
5.5状态反馈极点配置伺服控制设计153
5.5.1基本原理153
5.5.2期望闭环极点154
5.5.3极点配置算法157
5.5.4状态反馈极点配置伺服控制158
5.5.5设计算例161
5.6多变量PI/LMI控制设计170
5.6.1静态输出反馈PID控制170
5.6.2静态输出反馈PI控制172
5.6.3极点配置算法173
5.6.4多变量控制设计算例175
5.6.5单变量控制设计算例177
5.7内模参数化控制器设计186
5.7.1内模参数化控制原理186
5.7.2内模参数化不完全微分PID控制器设计187
5.7.3二阶严格真含执行机构模型的内模参数化控制器设计188
5.7.4设计算例189
5.8混合灵敏度H∞控制设计194
5.8.1混合灵敏度函数频域整形194
5.8.2多变量设计算例196
5.8.3单变量设计算例203
5.9抗饱和限制补偿器设计210
5.9.1抗执行机构饱和问题210
5.9.2第一种抗执行机构饱和设计211
5.9.3设计算例215
5.9.4第二种抗执行机构饱和设计217
5.9.5设计算例219
5.10不确定性描述与系统鲁棒性224
5.10.1基本概念224
5.10.2对象模型的不确定性224
5.10.3不确定性类型225
5.10.4实参数不确定性的数学描述225
5.10.5动态不确定性数学描述226
5.10.6复数不确定性的权函数227
5.10.7未建模动态特性的不确定性228
5.10.8乘性不确定性的鲁棒稳定性RS228
5.10.9逆乘性不确定性的鲁棒稳定性RS229
5.10.10标称性能NP229
5.10.11鲁棒性能RP230
5.11不确定性自适应控制231
5.11.1MIMO不确定系统的自适应内模控制问题231
5.11.2MIMO不确定系统基准动态系统LQR设计232
5.11.3MIMO不确定系统自适应内模控制设计234
5.11.4设计算例239
5.12不确定性系统μ综合控制器设计245
5.12.1闭环极点特征与稳定性245
5.12.2小增益稳定定理247
5.12.3带不确定性的控制系统架构247
5.12.4鲁棒稳定性和鲁棒性能248
5.12.5两自由度μ综合控制器设计算例252
第6章过渡态控制规律设计258
6.1开环油气比过渡态控制258
6.1.1开环油气比加减速供油规律设计258
6.1.2不含温度参数的油气比加减速规律设计264
6.2闭环Ndot加减速控制规律270
6.2.1直接Ndot控制规律设计270
6.2.2间接Ndot控制规律设计277
6.3过渡态主控回路闭环控制律LMI优化281
6.3.1过渡态主控回路闭环控制策略282
6.3.2发动机增广LPV模型283
6.3.3过渡态主控回路增益调度LMI优化控制设计284
6.3.4设计算例286
第7章起动控制规律设计291
7.1起动控制逻辑291
7.1.1地面起动控制逻辑291
7.1.2空中起动控制逻辑293
7.1.3起动终止控制逻辑293
7.1.4熄火保护逻辑294
7.2起动控制规律295
7.2.1开环油气比起动控制规律295
7.2.2涡轮前总温闭环起动控制规律295
7.2.3N2dot闭环起动控制规律299
第8章限制保护控制规律设计308
8.1限制结构的选择308
8.2限制控制器设计310
8.3仿真验证314
8.3.1基于线性模型的限制保护控制验证314
8.3.2基于非线性模型的限制保护控制验证316
第9章控制系统设计综合320
9.1过渡态控制中的非线性饱和抑制方法321
9.1.1慢车以上加减速控制中的抗积分饱和方法321
9.1.2起动加速控制中的积分冻结方法325
9.2放气、几何导叶调节控制规律328
9.2.1VSV控制规律328
9.2.2VBV控制规律330
9.2.3TBV控制规律332
9.3控制系统设计综合333
第10章直接推力控制340
10.1直接推力控制结构设计340
10.2内环控制341
10.2.1混合灵敏度/限制饱和H∞控制341
10.2.2设计算例344
10.3外环控制349
10.3.1卡尔曼滤波器349
10.3.2卡尔曼滤波推力估计器设计350
10.3.3设计算例352
10.3.4抗积分饱和PI控制器设计353
10.4仿真验证354
参考文献362
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