Método de Diseño LQR Robusto para la Válvula de Control de Caída de Presión Constante Integral de Aero-Motor con Alta Precisión
Autores: Zhao, Wenshuai; Wang, Xi; Long, Yifu; Zhou, Zhenhua; Tian, Linhang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Método de Diseño LQR Robusto para la Válvula de Control de Caída de Presión Constante Integral de Aero-Motor con Alta Precisión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Válvula de control
Seguimiento servo
Controlador integral
Controlador estabilizador
Método de diseño LQR
Error estático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La válvula de control de caída de presión constante en lazo cerrado se utiliza ampliamente en los sistemas de medición de combustible de servos de motores aéreos. Sin embargo, la válvula de control de caída de presión constante disponible no puede realizar el seguimiento del servo sin error estático y, a menudo, se utiliza una alta ganancia proporcional para reducir el error estático y mejorar el rendimiento del seguimiento del servo, lo que reduce el margen de estabilidad. En este documento, se diseña una válvula de control de caída de presión constante integral, que consiste en un controlador integral y un controlador estabilizador. Además, se propone un método de diseño LQR robusto para completar la tarea de diseño. En primer lugar, se deriva el modelo de espacio de estados de la planta controlada y se establece el modelo aumentado con error de seguimiento basado en la teoría de diseño de sistemas de servo robustos. En segundo lugar, se construye y desacopla un controlador de servo con funciones duales de control integral y control de estabilización, en el que el controlador estabilizador garantiza la estabilidad asintótica así como el rendimiento anti-disturbios, y el controlador integral realiza el seguimiento del servo sin error estático. Finalmente, basado en el método de diseño LQR robusto, se diseñan dos parámetros clave de diseño, incluida la ganancia de control integral y la ganancia de control de estabilización, para completar la tarea de diseño. Los resultados de la simulación indican que, incluso al sufrir una perturbación de paso en el área de flujo medido de 50 mm y un cambio de paso en la presión de entrada de 1 MPa, la válvula de control de caída de presión constante integral diseñada puede realizar la función de seguimiento del servo sin error estático. El error estático es casi 0, el tiempo de asentamiento está dentro de 0.01 s, el sobreimpulso está dentro del 10%, y el margen de fase es superior a 55 grados.
Descripción
La válvula de control de caída de presión constante en lazo cerrado se utiliza ampliamente en los sistemas de medición de combustible de servos de motores aéreos. Sin embargo, la válvula de control de caída de presión constante disponible no puede realizar el seguimiento del servo sin error estático y, a menudo, se utiliza una alta ganancia proporcional para reducir el error estático y mejorar el rendimiento del seguimiento del servo, lo que reduce el margen de estabilidad. En este documento, se diseña una válvula de control de caída de presión constante integral, que consiste en un controlador integral y un controlador estabilizador. Además, se propone un método de diseño LQR robusto para completar la tarea de diseño. En primer lugar, se deriva el modelo de espacio de estados de la planta controlada y se establece el modelo aumentado con error de seguimiento basado en la teoría de diseño de sistemas de servo robustos. En segundo lugar, se construye y desacopla un controlador de servo con funciones duales de control integral y control de estabilización, en el que el controlador estabilizador garantiza la estabilidad asintótica así como el rendimiento anti-disturbios, y el controlador integral realiza el seguimiento del servo sin error estático. Finalmente, basado en el método de diseño LQR robusto, se diseñan dos parámetros clave de diseño, incluida la ganancia de control integral y la ganancia de control de estabilización, para completar la tarea de diseño. Los resultados de la simulación indican que, incluso al sufrir una perturbación de paso en el área de flujo medido de 50 mm y un cambio de paso en la presión de entrada de 1 MPa, la válvula de control de caída de presión constante integral diseñada puede realizar la función de seguimiento del servo sin error estático. El error estático es casi 0, el tiempo de asentamiento está dentro de 0.01 s, el sobreimpulso está dentro del 10%, y el margen de fase es superior a 55 grados.