发动机控制，为使发动机在各种条件下均能按预定规律安全工作并获得最佳或接近最佳的性能，运用机械、液压、气压、电气等装置进行的控制。 解读词条背后的知识

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书号 978-7-118-11639-7

作者 于达仁等

出版时间 2019年3月

译者

版次 1版1次

开本 16

装帧 平装

出版基金

页数 280

字数 350

中图分类 V235.21

丛书名 高超声速科学与技术丛书

定价 128.00

内容简介

本书以超燃冲压发动机为研究对象，从发动机基本控制问题出发并结合已有飞行试验经验给出了一种超燃冲压发动机基本控制方案，讨论了发动机控制模型维数和反馈变量选择原则并介绍了发动机推力闭环控制系统设计方法，探讨了超燃冲压发动机燃烧模态转换特性及其转换控制方法，介绍了高超声速进气道起动/ 不起动监测方法及其稳定裕度控制方法，同时给出了超燃冲压发动机推力调节/ 进气道保护切换控制方法，研究了超燃冲压发动机燃烧室释热分布最优控制问题，最后从飞/推一体化视角介绍了高超声速飞行器轨道优化问题。

目录

常用符号表

第1章 绪论

1．1 双模态超燃冲压发动机的典型飞行试验

1．2 双模态超燃冲压发动机控制研究现状分析

1．2．1 飞行试验中发动机控制现状分析

1．2．2 进气道不起动监测及保护控制现状分析

1．2．3 燃烧模态转换控制现状分析

1．2．4 吸气式飞/推系统轨迹优化研究现状分析

1．3 双模态超燃冲压发动机推力控制问题分析

1．4 双模态超燃冲压发动机不起动监测与控制问题

1．4．1 高超声速进气道不起动监测

1．4．2 高超声速进气道不起动保护控制

1．5 双模态超燃冲压发动机燃烧模态转换控制问题

1．5．1 燃烧模态转换特性

1．5．2 燃烧模态转换控制

1．6 冲压发动机飞/推系统设计与控制面临的主要问题

1．6．1 考虑飞/推系统强耦合特性的最优轨迹问题

1．6．2 复杂热力系统多变量多约束最优控制问题

1．7 小结

参考文献

第2章 双模态超燃冲压发动机工作原理

2．1 双模态超燃冲压发动机的流动特点与模态定义

2．2 双模态超燃冲压发动机热力循环及性能指标

2．2．1 发动机的热力循环过程

2．2．2 发动机的能量转换过程

2．2．3 性能指标

2．3 双模态超燃冲压发动机进气道

2．3．1 进气道性能参数

2．3．2 进气道典型工作状态

2．3．3 进气道起动/不起动

2．4 双模态超燃冲压发动机燃烧室

2．4．1 若干基本概念

2．4．2 燃烧室性能分析方法

2．5 双模态超燃冲压发动机尾喷管

2．6 双模态超燃冲压发动机工作过程的特殊性

2．6．1 强分布参数特性

2．6．2 多模态优化选择

2．7 小结

参考文献

第3章 双模态超燃冲压发动机控制问题分析和控制方案

3．1 双模态超燃冲压发动机控制问题分析

3．1．1 推力回路控制问题分析

3．1．2 进气道不起动保护控制问题分析

3．1．3 超温保护控制问题分析

3．1．4 燃烧室贫/富油熄火限制

3．2 双模态超燃冲压发动机控制方案

3．2．1 美国X-51A控制方案分析

3．2．2 推力调节/安全保护切换控制方案提出

3．2．3 控制回路组成及分析

3．3 小结

参考文献

第4章 双模态超燃冲压发动机控制模型

4．1 双模态超燃冲压发动机稳态数学模型

4．1．1 数学模型的维数选择

4．1．2 发动机一维模型

4．2 双模态超燃冲压发动机控制模型时间尺度分析

4．3 双模态超燃冲压发动机被控变量选择

4．3．1 燃烧室最大压比

4．3．2 燃烧室壁面压力积分

4．4 小结

参考文献

第5章 双模态超燃冲压发动机推力闭环控制方法

5．1 双模态超燃冲压发动机推力表征

5．1．1 地面直连式试验条件下的推力定义

5．1．2 推力增量与压力积分的定义

5．1．3 基于燃烧室壁面压力积分的推力增量表征

5．2 双模态超燃冲压发动机推力闭环控制系统设计

5．2．1 控制对象特性分析及建模

5．2．2 控制性能要求分析与控制器设计

5．3 控制系统鲁棒性能分析

5．3．1 增益摄动时的鲁棒性

5．3．2 动态摄动时的鲁棒性

5．4 推力闭环控制地面试验验证

5．5 小结

参考文献

第6章 双模态超燃冲压发动机燃烧模态转换及其控制

6．1 燃烧模态转换马赫数的选择准则

6．1．1 宽马赫数范围发动机性能分析

6．1．2 最大推力需求下的燃烧模态转换马赫数选择

6．1．3 最大比冲需求下的燃烧模态转换马赫数选择

6．2 燃烧模态转换边界及其影响因素分析

6．2．1 燃烧模态转换边界空间描述

6．2．2 模态转换边界影响因素分析

6．3 燃烧模态转换中的突变与滞环问题

6．4 燃烧模态转换过程分析

6．4．1 转换路径的影响

6．4．2 突变特性的影响

6．4．3 滞环特性的影响

6．5 双模态超燃冲压发动机燃烧模态转换控制

6．5．1 燃烧模态表征与监测

6．5．2 燃烧模态转换控制基本方案

6．5．3 控制方案仿真

6．6 小结

参考文献

第7章 高超声速进气道不起动监测方法研究

7．1 进气道起动/不起动模式分类数据准备

7．1．1 进气道物理模型

7．1．2 进气道不起动数据组成及分析

7．2 基于支持向量机的高超声速进气道起动/不起动模式分类

7．2．1 支持向量机的基本理论和方法

7．2．2 基于支持向量机的特征选择算法

7．2．3 基于支持向量机的进气道起动/不起动特征选择

7．2．4 进气道起动/不起动分类结果及验证分析

7．2．5 分类方法的对比分析

7．3 基于FLD分析的进气道起动/不起动最优分类准则研究

7．3．1 FLD相关的基本知识

7．3．2 进气道起动/不起动最优分类准则

7．3．3 分类准则的物理意义

7．3．4 分类准则中隔离带的作用

7．4 多传感器融合的进气道起动/不起动分类方法研究

7．4．1 概率输出支持向量机

7．4．2 多传感器分组和融合

7．4．3 多传感器融合结果分析

7．5 小结

参考文献

第8章 高超声速进气道不起动边界及稳定裕度控制

8．1 高超声速进气道不起动边界的无量纲分析

8．1．1 进气道前体压缩压比的无量纲表示

8．1．2 隔离段压比的无量纲表示

8．1．3 进气道压缩压比的无量纲表示

8．2 高超声速进气道稳定裕度控制方法研究

8．2．1 高超声速进气道稳定裕度的表示方法

8．2．2 高超声速进气道不起动控制策略分析

8．2．3 高超声速进气道等裕度增益调度控制

8．3 进气道稳定裕度控制闭环仿真验证

8．4 小结

参考文献

第9章 双模态超燃冲压发动机推力调节/进气道保护切换控制

9．1 基于Min规则的发动机推力调节/进气道保护切换控制方法

9．1．1 切换逻辑及切换规则

9．1．2 控制器积分上限参数对切换过程的影响分析

9．1．3 基于Min规则发动机推力调节/进气道保护切换控制地面试验验证

9．2 基于积分重置的发动机推力调节/进气道保护无扰切换控制

9．2．1 切换逻辑及切换规则

9．2．2 切换逻辑半实物仿真及参数给定分析

9．2．3 发动机推力调节/进气道保护切换控制地面试验验证

9．3 双模态超燃冲压发动机两点燃油分配方案

9．3．1 两点燃油喷射下的发动机特性仿真分析

9．3．2 两点燃油喷射下的发动机地面试验结果分析

9．3．3 双模态超燃冲压发动机两点燃油分配方案评估

9．4 考虑两点燃油喷射的发动机推力调节/进气道安全保护控制

9．4．1 双模态超燃冲压发动机特性分析及建模

9．4．2 双回路控制系统设计

9．4．3 控制系统数值仿真验证

9．4．4 控制系统地面试验验证

9．5 小结

参考文献

第10章 超声速燃烧室释热分布最优控制

10．1 超声速燃烧释热最优控制问题与求解方法

10．1．1 理想超声速燃烧释热最优控制问题

10．1．2 间接法求解释热规律最优控制问题

10．2 扩张型燃烧室的超声速燃烧释热最优控制

10．3 超声速燃烧最优释热规律特性分析

10．4 内型线与释热分布耦合最优控制

10．5 小结

参考文献

第11章 吸气式高超声速飞行器的轨道优化问题

11．1 考虑发动机推进机理的飞/推系统最优轨迹问题

11．1．1 面向轨迹优化控制的飞/推系统建模方法

11．1．2 飞/推系统加速段轨迹最优控制问题的一般形式

11．2 求解轨迹最优控制问题的一般方法

11．2．1 间接法求解轨迹最优控制问题

11．2．2 直接法求解轨迹最优控制问题

11．2．3 间接法与直接法的等效关系

11．3 冲压发动机推进的飞/推系统加速段最小油耗轨迹

11．4 飞/推系统起飞质量对最小油耗轨迹的影响

11．5 飞/推系统性能指标对最优轨迹的影响

11．5．1 最小油耗轨迹与最小时间轨迹

11．5．2 飞/推系统最优轨迹实时效率分析

11．6 飞/推系统发动机性能对最优轨迹的影响

11．6．1 尾喷管喉道可控对最优轨迹的影响

11．6．2 基于超声速燃烧推进的轨迹优化问题

11．7 飞/推系统约束对最优轨迹的影响

11．7．1 超温约束与不起动约束对最优轨迹的影响

11．7．2 等动压约束对最优加速轨迹的影响

11．8 小结

参考文献 2100433B

发动机控制器（英文：Engine control unit，缩写：ECU）是一种控制内燃机各个部分运作的电子装置。最简单的ECU只控制每个引擎周期的注油量。在现代汽车上配备的更高级的发动机控制器还控制点火时间、可变阀门时间（VVT）、涡轮增压器维持的推进级别（配备涡轮增压的汽车）和其他外围设备。

发动机控制器通过传感器监控引擎来决定注油量、点火时间和其他参数。这些包括：MAP传感器、节流阀位置传感器、气温传感器、氧气传感器和很多其他传感器。一般这都是用控制系统（如PID控制器）。

在发动机控制器出现前，大多数引擎参数都是固定的，每个引擎周期每个气缸的注油量是由化油器或注油泵来决定的。

驱动发动机双向摇摆的两台电机安装在相互垂直的方向上，分别提供俯仰和偏航两个方向的转动控制力矩，两套伺服系统组成和原理相似，主要由动力部分、反馈环节、控制器三大部分组成。来自控制系统计算机的模拟指令电压u，与输出轴相连的角度传感器输出的反馈电压相减产生误差信号，经过控制算法得出输出量，并进行放大。最后通过输出口送给电机驱动器，产生电机的驱动电流。电机按控制量的大小和极性转动，并通过减速器使输出轴产生相应的力矩和速度。发动机或框架通过输出连接机构与伺服系统相连，发动机或框架的摆

动使角度传感器产生反馈电压的变化，使误差信号减小，从而形成位置负反馈，实现发动机(框架)按照指令规定的运动特性摆动，即达到发动机(框架)摆动跟踪指令变化之目的 。