Simulation and Control of Gasturbine Jet Engines(III)

Abstract

本計畫是"渦輪噴射引擎之模擬與控制"第三 年計畫.整個三年計畫的目的是建立航空用渦 輪噴射引擎的控制技術,而預計在三年內達成 的目標則是完成引擎控制技術發展的第一階段 ,即控制器與引擎非線性模式間的全數位電腦 模擬.第一年計畫的研究工作是以建立引擎及 主燃油伺服閥的穩態與動態模式為主,主要完 成的工作包括單軸式渦輪噴射引擎(J-85引擎)及 雙軸式渦輪扇引擎(F100引擎)的穩態性能計算、 非線性模式推導及線性化模式計算:主燃油伺 服閥動態模式推導與模擬計算及各致動器動態 模式之推導.而第二年計畫則以探討渦輪噴射 引擎的控制設計問題為主,並以兩種不同的設 計理念來進行探討:(1)利用線性近似技巧,對此 非線性系統在不同運轉點的線性近似系統作控 制設計;(2)針對此非線性系統,利用智慧型控制 方式作控制設計,包括模糊控制及類神經網路 控制.本計畫是第三年計畫,將以第一年所推導的引擎與伺服閥模式及第二年所探討的各種不 同的控制器設計方法為基礎,來進行控制器與 引擎之整合,以達成設定目標,即控制器與引擎 非線性模式間的全數位電腦模擬.主要的工作 包括(1)改進引擎及主燃油伺服閥動態模式,方 向有二:a.是增加模式的複雜度,使動態模擬更 準確;b.是簡化模式,以提高模擬計算的速度;(2) 擴展引擎控制器之設計由單一操作點到引擎全 操作區域各操作點,同時進行各種不同控制器 設計方法的比較,包括線性的LQR法與KQ法及非線 性的模糊控制與類神經網路控制;(3)進行引擎 與控制器間之系統整合,包括模擬軟體模組化 、介面模組之發展及各模組之整合與測試.預計在第三年計畫完成之後,能建立控制器與引 擎非線性模式間的全數位電腦模擬,完成引擎 控制技術發展的第一階段,並經由本計畫之執 行,對渦輪噴射引擎之特性有更深入之了解,對 國內航空工業技術提昇及國人自製引擎控制器 設計能力有所幫助