● 摘要
随着现代航空科学技术的飞速发展和飞机对发动机性能要求的不断提高，航空发动机日趋复杂，为了追求更好的发动机性能、更高的可靠性、更低的耗油率、更大的推力，各国科研工作者都对发动机性能发挥的命脉—控制计划进行了大量研究。而国内在控制计划上的研究相对薄弱，针对这种现象本文对控制计划进行了深入的研究。
本文提出了一套控制计划，并且通过对比分析主控制计划与备份控制计划，得出了备份控制计划在安全性和推力特性上的优势，说明了研究课题的意义。
本文详细分析并提炼出了美国GE公司、PW公司的典型发动机的控制计划，并对比了俄罗斯、西方国家和中国发动机的各个状态（包括慢车、节流、中间、加力状态）控制计划。通过对比发现了西方国家控制计划的优势：即西方国家控制计划主要控制风扇的工作点。这种控制计划可以有效控制推力，从而得出本文所研究的备份控制计划的方向。本文是依照美国PW公司的F100控制计划，制定出一套合适的备用控制计划。
本文主要针对某型双轴涡扇混排加力发动机进行研究，采用的控制器设计方法是基于模型的通用控制器的方法。首先，本文在Matlab/Simulink软件上，采用辨识法对发动机的非线性模型进行线性模型特性的提取。其次，对已有的某型航空发动机模型进行备份控制计划设计。主燃油回路采用低压转子转速控制、高压压气机出口压力限制和低压涡轮出口温度限制计划，喷口回路采用EPR控制、和EPR上下限限制计划，这些计划都是与风扇进口温度相关的计划线。在此基础上，对此备用控制计划设计了PI控制器，并搭建整个发动机控制系统的仿真平台，仿真结果表明主控制计划失效后可以切换到备份控制计划上，保证了发动机安全可靠工作，又不会损失发动机性能，而且备用计划的加减速性和安全稳定性还有优势。最后，本文对故障传感器的重构方法进行大量的研究，提出了以nL、nH和Pic 为基础的重构方法，并且进行全包线桌面仿真，经过对比发现：以nH 为基础的重构方案是最优的。