题目：涡轴发动机控制系统及故障诊断研究

近年来，以直升机为代表的旋翼飞行器因其出色的机动性在军事侦察以及民用救援等领域得到了广泛应用。涡轴发动机作为旋翼机的主要动力，也得到了更深入的研究。由于直升机工作原理比较复杂，飞行器对发动机工作状态的影响大，且多发配置的直升机在发动机性能衰退不同时功率平衡匹配困难，使用功能更完善的全权限式电子控制系统（FADEC）和性能更好的传感器故障诊断系统来保证涡轴发动机在不同工况下的稳定工作是十分必要的。本文首先着眼于涡轴发动机控制系统设计，提出了一种带有闭环多发功率匹配功能的三回路结构PI控制器，在足够精度的涡轴发动机非线性模型基础上利用顺数法得到不同工况下的发动机状态空间模型，并根据增益调度理论建立发动机全工况下的实时线性变参数模型。接着，利用现代控制理论中有关闭环系统区域极点配置的相关结论，建立并求解相应的线性矩阵不等式求解出三回路控制器的参数。同时，本文还立足于发动机控制系统传感器故障诊断技术的实际工程应用，在对传感器和执行机构特性进行分析的基础上，基于已有的发动机模型以及未知输入观测器（UIO）相关原理给出了一种变工况下系统干扰分布矩阵的估算方法，并将运用这种估算方法设计的最优未知输入观测器用于发动机控制系统传感器的故障检测以及隔离。最后，将上述研究得到的结果通过数字仿真平台进行验证。