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渦槳發動機控制原理

  • 作者：王曦|責編:徐楊峰
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030764331
  • 出版日期：2023/12/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：408
人民幣：RMB 200 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是研究渦輪螺旋槳發動機氣動熱力機械控制機制和設計方法的專著。本書以渦槳發動機控制系統的設計要求為目標，系統介紹單軸、雙軸渦槳發動機氣動熱力學部件級非線性動力學模型的建模方法及其線性化方法，以及渦槳發動機控制系統的時域、頻域設計方法，主要包括控制系統的基本概念、原理，螺旋槳、渦槳發動機、液壓機械執行機構的數學模型建立，雙軸渦槳發動機液壓機械式燃油控制、變距調速控制，單軸渦槳發動機數字式控制計劃、防喘控制、執行機構小閉環根軌跡設計、轉速閉環頻域迴路成型設計，雙軸渦槳發動機數字式控制方案設計、雙迴路解耦控制、狀態反饋閉環極點配置伺服控制，以及雙軸渦槳發動機多變數混合靈敏度H∞控制、模型跟蹤二自由度H∞控制、不確定性系統μ綜合控制、高階控制器降階設計、驗證等內容。
    本書結構完整，內容豐富，論述嚴謹，重點突出，漸進有序地論述渦槳發動機控制系統的基本概念、原理、方法，若重強調解決工程實際問題時理論指導的重要性，適合從事航空發動機控制專業的工程技術人員學習參考，也可作為航空發動機控制專業的本科生、研究生學習參考。
作者介紹
王曦|責編:徐楊峰
    王曦，男，1961年生，博士，現為北京航空航天大學能源與動力工程學院教授、博導，兼任「兩機」重大專項基礎研究控制專業組成員，「兩機」基礎科學中心控制專業組成員，中國航天三院「兩機」重大專項技術專家，中國航發航空動力控制技術重點實驗室委員，高空模擬技術重點實驗室特聘專家，中國航發科技委控制系統與成附件專業委員會委員，中國航空學會自動控制專業委員會委員，中國航天三網發動機控制專業委員會委員，中國航發東安、貴州紅林特聘專家，大連理工大學特聘教授，《航空動力學報》《推進技術》《航空發動機》期刊編委，教育部學位中心博士碩士學位論文評審專家。     主講「航空發動機控制原理」、「發動機數字控制系統」等課程，承擔兩項「兩機」重大專項、兩項國防科工委、兩項軍科委、多項AXXX等國家重大計劃項目，已完成70多項航空、航天廠所科研課題。獲北京航空航天大學教學成果一、二等獎各1項，獲國防科技進步三等獎1項，獲《推進技術》期刊終身榮譽獎，撰寫研究生教材1部、專著1部，授權發明國家專利19項，發表論文200余篇，培養博士25名、碩士90余名。
目錄
第1章  緒論
  1.1  渦槳發動機的發展歷程
  1.2  渦槳發動機控制特點
  1.3  自動控制理論的重要作用
    1.3.1  經典控制理論
    1.3.2  現代控制理論
  1.4  渦槳發動機控制系統設計要求
    1.4.1  渦槳發動機控制系統結構組成
    1.4.2  渦槳發動機控制計劃
    1.4.3  渦槳發動機控制變數的選擇
    1.4.4  渦槳發動機控制系統的設計要求
  1.5  本書結構安排
第2章  控制系統的基本概念、原理
  2.1  系統特徵不變性
    2.1.1  系統特徵不變性及線性模型的歸一化
    2.1.2  被控對象的增廣及歸一化與控制器的還原
  2.2  漸進穩定
    2.2.1  漸進穩定性定義
    2.2.2  漸進穩定性判據一：李雅普諾夫第一方法
    2.2.3  漸進穩定性判據二：勞斯赫爾維茨判據
    2.2.4  漸進穩定性判據三：根軌跡法
    2.2.5  漸進穩定性判據四：奈奎斯特判據
    2.2.6  漸進穩定性判據五：李雅普諾夫第二方法
  2.3  閉環負反饋原理
    2.3.1  閉環靈敏度函數、補靈敏度函數的約束條件
    2.3.2  開環內嵌積分環節伺服性能
    2.3.3  閉環負反饋原理
  2.4  伺服跟蹤和擾動抑制
    2.4.1  無靜差伺服跟蹤
    2.4.2  無靜差伺服跟蹤控制系統結構設計
    2.4.3  內模原理
  2.5  液壓機械系統的兩個基本動力學微分方程
  2.6  小閉環控制原理
  2.7  開環頻域迴路成型原理
    2.7.1  開環頻域成型原理
    2.7.2  開環頻域成型設計
  2.8  模型降價原理
    2.8.1  主導極點支配逐次迭代降階法
    2.8.2  狀態空間模型降階方法
  2.9  執行機構飽和抗積分原理
  2.10  熱電偶感測器動態特性補償原理
    2.10.1  感測器動態模型
    2.10.2  動態補償演算法
    2.10.3  算例
  2.11  增量式PI控制遞歸演算法
    2.11.1  增量式PI控制遞歸演算法
    2.11.2  算例
  2.12  多狀態控制切換最小最大原理
  2.13  陷波原理
  2.14  運算放大器負反饋電路的高穩定性設計原理

    2.14.1  運算放大器的頻率響應
    2.14.2  運算放大器負反饋電路設計
第3章  螺 旋槳特性
  3.1  機翼升力和阻力
  3.2  葉素運動學
  3.3  槳盤動力學
  3.4  葉素動力學
  3.5  葉片動力學
  3.6  螺旋槳部件特性縮比法
第4章  渦槳發動機熱力循環及熱力計算
  4.1  渦槳發動機設計點熱力循環
    4.1.1  大氣
    4.1.2  進氣道
    4.1.3  壓氣機
    4.1.4  燃燒室
    4.1.5  燃氣渦輪
    4.1.6  動力渦輪
    4.1.7  尾噴管
  4.2  渦槳發動機性能
第5章  自由渦輪式雙軸渦槳發動機動態模型
  5.1  螺旋槳工作特性
    5.1.1  螺旋槳特性
    5.1.2  螺旋槳工作狀態
  5.2  螺旋槳非線性模型
  5.3  渦槳發動機部件特性獲取的縮比法
  5.4  渦槳發動機部件模型
    5.4.1  旋轉部件的變比熱計算原理
    5.4.2  大氣
    5.4.3  進氣道
    5.4.4  壓氣機
    5.4.5  燃燒室
    5.4.6  燃氣渦輪
    5.4.7  動力渦輪
    5.4.8  尾噴管
    5.4.9  減速箱
    5.4.10  螺旋槳
    5.4.11  渦槳發動機性能
  5.5  渦槳發動機部件級非線性動力學迭代模型
    5.5.1  非線性動力學迭代模型建模方法
    5.5.2  Newton Raphson迭代法
    5.5.3  Broyden迭代法
    5.5.4  動力學微分方程的解算步長和收斂性
    5.5.5  動力學微分方程的Euler法求解
    5.5.6  動力學微分方程的改進歐拉法求解
    5.5.7  動力學微分方程的Runge?Kutta法求解
    5.5.8  渦槳發動機各部件穩態共同工作平衡方程
    5.5.9  渦槳發動機非線性部件級穩態模型計算流程
    5.5.10  渦槳發動機各部件動態共同工作平衡方程
    5.5.11  渦槳發動機非線性部件級動態模型計算流程
  5.6  雙軸渦槳發動機線性模型

    5.6.1  基本方法
    5.6.2  順數法線性化
    5.6.3  線性模型歸一化
    5.6.4  算例
第6章  單軸渦槳發動機動態模型
  6.1  渦槳發動機容腔動力學非線性模型
    6.1.1  容腔動力學原理（Principle of Volume Dynamics）
    6.1.2  大氣（atmosphere）
    6.1.3  進氣道（inlet）
    6.1.4  壓氣機（compressor）
    6.1.5  容腔Ⅰ（volume Ⅰ）
    6.1.6  渦輪（turbine）
    6.1.7  容腔Ⅱ（volume Ⅱ）
    6.1.8  尾噴管（nozzle）
    6.1.9  減速箱（reduction gearbox）
    6.1.10  螺旋槳轉子動力學（propeller rotordynamics）
    6.1.11  燃氣發生器轉子動力學（gas generator rotordynamics）
    6.1.12  渦槳發動機性能（turboprop engine performance）
  6.2  單軸渦槳發動機線性模型
第7章  渦槳發動機液壓機械式控制
  7.1  渦槳發動機控制系統基本組成
  7.2  燃油控制系統
    7.2.1  燃油泵組件
    7.2.2  燃油調節器
    7.2.3  燃油流量分配器
  7.3  渦槳發動機狀態燃油控制
    7.3.1  起動控制
    7.3.2  加速控制
    7.3.3  減速控制
    7.3.4  穩態控制
    7.3.5  超轉限制保護控制
  7.4  螺旋槳變距調速系統
    7.4.1  槳葉變距調速原理
    7.4.2  變距調速器的穩定工作狀態
    7.4.3  變距調速器的閉環負反饋調節
    7.4.4  螺旋槳變距調速器超轉保護模式
    7.4.5  螺旋槳變距調速器Beta模式
    7.4.6  螺旋槳變距調速器反槳模式
    7.4.7  超轉保護和發動機故障順槳
第8章  單軸渦槳發動機數字控制
  8.1  控制計劃分析
    8.1.1  渦槳發動機工作狀態的選擇
    8.1.2  調節方案
  8.2  單軸渦槳發動機控制計劃
    8.2.1  工作狀態定義
    8.2.2  單軸渦槳發動機功率管理計劃
    8.2.3  節流狀態控制計劃
    8.2.4  恆轉速狀態組合控制計劃
    8.2.5  加減速過渡態控制計劃
  8.3  起動、加速安全工作邊界

  8.4  單軸渦槳發動機過渡態控制
    8.4.1  起動加速到慢車狀態的控制
    8.4.2  從慢車狀態快速加速到起飛狀態的控制
    8.4.3  從慢車狀態慢速過渡到起飛狀態的控制
  8.5  壓氣機防喘控制
    8.5.1  喘振機制
    8.5.2  IGV調節防喘控制
    8.5.3  VSV調節防喘控制
    8.5.4  壓氣機中間級、末級放氣防喘控制
    8.5.5  採用三轉子結構防喘
  8.6  執行機構小閉環設計
    8.6.1  執行機構小閉環迴路
    8.6.2  電液伺服燃油計量開環模型
    8.6.3  根軌跡設計原理
    8.6.4  設計算例
  8.7  單軸渦槳發動機控制系統設計算例
    8.7.1  單軸渦槳發動機轉速控制結構
    8.7.2  轉速閉環控制頻域迴路成型設計
    8.7.3  單軸渦槳發動機控制系統模擬
第9章  雙軸渦槳發動機數字控制
  9.1  雙軸渦槳發動機穩態控制迴路方案設計
    9.1.1  地面慢車狀態控制方案
    9.1.2  飛行慢車狀態控制方案
    9.1.3  起飛狀態控制方案
    9.1.4  巡航狀態控制方案
  9.2  雙軸渦槳發動機加減速控制迴路方案設計
    9.2.1  地面慢車加速控制方案
    9.2.2  飛行慢車減速控制方案
  9.3  雙迴路解耦控制
    9.3.1  前饋補償去干擾原理
    9.3.2  雙迴路解耦前饋補償器設計
    9.3.3  雙迴路解耦系統結構
  9.4  狀態反饋極點配置伺服控制規律設計
    9.4.1  運動的模態
    9.4.2  極點配置問題
    9.4.3  期望閉環極點
    9.4.4  極點配置演算法
    9.4.5  狀態反饋極點配置伺服控制
    9.4.6  轉速雙迴路解耦前饋補償器設計
    9.4.7  燃氣發生器轉速輸出反饋控制器設計
    9.4.8  動力渦輪轉速狀態反饋控制器設計
  9.5  模擬驗證
    9.5.1  線性系統模擬
    9.5.2  飛行包線內模擬
第10章  雙軸渦槳發動機多變數綜合控制
  10.1  混合靈敏度H∞控制設計
    10.1.1  設計原理
    10.1.2  閉環靈敏度函數頻域整形
    10.1.3  渦槳發動機混合靈敏度H∞控制設計
  10.2  渦槳發動機模型跟蹤H∞控制設計

    10.2.1  模型跟蹤H∞控制設計
    10.2.2  二自由度模型跟蹤H∞控制設計
  10.3  不確定性對象建模
    10.3.1  參數不確定性數學描述
    10.3.2  動態不確定性數學描述
    10.3.3  乘性不確定性權函數的計算
    10.3.4  未建模動態乘性不確定性權函數的確定
    10.3.5  乘性不確定性閉環系統的魯棒穩定性RS
    10.3.6  標稱性能NP的權函數的設計
    10.3.7  魯棒性能RP的評估
  10.4  不確定性系統的魯棒控制設計與魯棒裕度
    10.4.1  不確定性控制系統架構
    10.4.2  魯棒穩定性和魯棒性能要求
    10.4.3  Δ-M結構的魯棒穩定性
    10.4.4  非結構化不確定性的魯棒穩定性
    10.4.5  不確定性魯棒穩定性的μ檢測方法
    10.4.6  不確定性系統魯棒性能的μ檢測方法
    10.4.7  魯棒穩定性和魯棒性能的μ分析
    10.4.8  μ控制器的DK迭代法
  10.5  渦槳發動機不確定性系統μ綜合控制設計
    10.5.1  模型跟蹤μ控制設計
    10.5.2  二自由度模型跟蹤μ控制設計
參考文獻

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