高空台进气环境模拟系统固定时间自抗扰复合解耦控制

作     者：徐周浙 张和洪 翟超 钱秋朦 吴林峰 XU Zhouzhe;ZHANG Hehong;ZHAI Chao;QIAN Qiumeng;WU Linfeng

作者机构：福州大学计算机与大数据学院福建福州350108 中国地质大学自动化学院湖北武汉430074 中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621703 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2025年第46卷第2期

页      面：234-247页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：福建省自然科学基金重点项目(2021J02008) 国家自然科学基金(62003088) 

主　　题：高空台 滑模控制器 自抗扰复合解耦控制 固定时间 快速过渡态试验 进气环境模拟系统 线性自抗扰解耦控制 

摘      要：针对高空台进气环境模拟系统(IESS)存在压力与温度双变量强耦合及发动机快速过渡态试验带来的强总和扰动问题,设计一种新型固定时间滑模控制器(FxTSMC)并结合固定时间扩张状态观测器(FxTESO),提出一种固定时间自抗扰复合解耦控制(FxT-ADRCDC)方法。具体地,采用静态解耦方法将IESS解耦为两个单输入、单输出系统,实现IESS温度和压力的独立控制。在总扰动估计与抑制方面,利用固定时间扩张状态观测器快速准确估计系统状态与包含系统动态耦合在内的总扰动,并提出一种能够避免奇异问题且快速收敛的新型FxTSMC,将总扰动补偿到FxTSMC中,得到FxT-ADRCDC方法。设计Lyapunov函数证明了闭环控制系统的固定时间稳定性,得到不依赖于初始条件的稳定时间上限。搭建高置信度IESS仿真平台开展发动机过渡态飞行任务试验,对比了本文所提出方法与线性自抗扰解耦控制(LADRDC)方法。结果显示,FxT-ADRCDC方法控制下的进气压力、温度的绝对积分误差比LADRDC方法平均减少约70.3%和70.7%,且阀门摆动量符合实际工程要求,有效实现了进气压力、温度的高品质解耦控制,为提升IESS的快速、精确的动态模拟能力提供有力的技术支撑。