H∞最优控制理论在发动机控制中的应用：上篇：理论简介

航空发动机是一个非线性时变的多变量控制对象。但是,目前绝大部分发动机控制系统设计方法都隐含一个假定,即是完全已知的线性模型。一般人们用闭环控制来克服建模的不确定性和不可测干扰。经验证明,只有当模型结构完全已知且参数变化范围较小时,闭环控制才可能有较满意的结果;而当参数变化范围较大时,闭环系统将失去稳定性。因此,设计控制器时,必须考虑模型的不确定性。这种方法称为鲁棒设计方法。其中,H_∞最优控制是近年来最活跃的前沿课题。本文将对H_∞最优控制作一简单介绍,并描述H_∞设计过程。     

螺旋桨的优化设计

结合对某型螺旋桨的改型设计,运用Betz优化理论发展了一套螺旋桨优化设计方法及设计和性能计算程序。将设计得到的螺旋桨进行缩尺模型吹风试验,结果表明所设计的螺桨性能在起飞／爬升状态及巡航状态比原桨均提高3％。     

飞/推综合控制模式亚声速半物理仿真试验

飞/推综合控制考虑飞机和发动机之间的性能耦合，彼此进行信息的综合，从整体最优的设计出发，充分发挥飞机和发动机的性能潜力，提高飞机性能。为了验证飞/推综合控制模式的性能效益，提出并开展了该控制模式在亚音速下的半物理仿真试验的研究，结果表明：在平飞加速工况下，采用最大推力模式，可提高发动机推力约9％；在亚音速巡航时，采用最小油耗模式，可节省单位油耗约1．5％。     

变截面少片钢板弹簧模糊优化设计

首先应用模糊优化理论对变截面少片钢板弹簧进行分析，建立模糊优化数学模型，并求出问题的最优解。结果表明：模糊优化设计结果比普通优化设计结果更符合设计要求。     

混和双应变强度理论研究

本文使用‘双因素假设’建立了一个预测材料破坏的强度理论。该强度理论认为引起材料破坏的主要因素是最大剪应变和第二主剪切面上的正应变。只要最大剪应变和第二主剪切面上的正应变之和达到材料的相应极限值,材料就破坏。在此理论中,引起破坏的因素包括了度量变形的两个基本变量,剪应变和正应变,故称为混和双应变强度理论。该速度理论既能反映第二主应力对强度的影响又能反映泊松比对强度的影响。与传统的强度理论和双剪强度理论比较表明,该强度理论具有更广泛的应用范围。     

液体冲压发动机控制系统半实物仿真

运用小偏离线性化理论和Willoh方法，建立了液体冲压发动机和弹体动态数学模型。动态数学模型在微型计算上一体化运行，形成液体冲压发动机／弹体一体化实时数字仿真器。实时数字仿真器通过输入输出接口与液体冲压发动机的实际控制系统进行联接，组成液体冲压发动机、弹性和发动机控制系统半实物仿真系统。对冲压发动机飞行马赫数和控制 系统供油量的半实物仿真结果表明，系统能满足研制工作的需要。     

工程数值优化方法研究进展

回顾与分析了工程数值优化方法研究的发展历程 ,着重介绍与讨论了优化问题的几种数学列式、近似问题的保真度与近似函数 ,以及复杂优化问题的求解策略等。指出优化问题的对偶列式变式 DFOP-V2与高精度多点近似函数和二级近似概念结合而产生的数值优化解法 ,具有通用性 ,高的计算效率 ,并易于与市场现有分析软件结合使用等显著优点     

基于Huff夹层板理论的复合材料结构有限元分析

推导了基于Ｈｕｆ假设的复合材料夹层结构的主要理论公式,采用８结点Ｓｅｒｅｎｄｉｐｉｔｙ元素,推出相应的有限元列式的［Ｂ］和［Ｄ］阵,这种元素既是协调元又是高精元,对于研究分析复合材料结构有重要意义。     

复合材料泡沫夹芯板胶接修理的压缩性能

针对复合材料泡沫夹芯结构在维修结构性能研究方面的缺失,在完成了复合材料泡沫夹芯板的维修与压缩性能测试之后,建立了结构有限元分析模型,结合夹芯结构的稳定性理论解析模型,并对复合材料泡沫夹芯结构的胶接修理压缩性能进行验证。结果表明:通过试验结果简化了有限元分析模型中的胶层设置;应用复合材料夹芯结构的稳定性理论解析模型,能够快速获得复合材料夹芯维修结构的侧压极限载荷上限值;复合材料泡沫夹芯修理结构的主要侧压破坏模式为面板一阶与二阶屈曲失效,该结果说明复合材料泡沫夹芯修补结构的有限元模型与解析稳定性理论模型的计算精度较高,具有较强的工程实用性。     

基于格来圈结构的O 形密封圈动密封分析

针对导向叶片作动筒漏油故障,采用ANSYS WORKBENCH 软件分析格来圈动密封性能。依据密封理论通过分析接触压力, 发现了结构、材料及间隙等关键因素,模拟了活塞杆- 保护圈、保护圈- 密封圈、密封圈- 密封槽之间的密封效果。计算结果表明： 在同等条件下,氟橡胶相对氟硅橡胶密封效果更优。采用Archard 磨损理论进行校验计算,间接证明了仿真结果与实际情况较吻 合,仿真结果与实际工作时间误差为14.8%,具备较高的可信度。最后提出提高动密封性能应从提高接触面的光洁度入手,从而达 到降低磨损的目的。