多模型切换系统的受限跟踪控制及其在航空发动机限制保护中的应用

This project intends to investigate the tracking control problem of multi-model switched systems and its applications to aero engines in transient operation and limit protection. The research content includes the followings: Derive the conditions under which the tracking control problems are solved for the multi-model switched systems with constricts by using multiple Lyapunov function method; Propose the methods to design both tracking controllers and switching laws; Build an aero-engine control model based on the multi-model switched system, and correct the built model by engine test data; Use the switching theory and tracking control technology to protect engines from undesirable operation conditions，design both controllers and the switching law to improve the quality of the engine control.. The researches of the proposed project will help show the interaction between continuous dynamics and discrete switching laws, and understand their joint influence on dynamical tracking properties of the systems. The successful implementation will develop and fulfill the switch theory. Furthermore, it will give theoretical bases that switching can improve the quality of the aero-engine control, and show that the study of multi-model switched systems is practically valuable for engineering applications..

本项目研究多模型切换系统的受限跟踪控制问题及其在航空发动机过渡态限制保护控制问题中的应用。研究内容主要包括：针对带有约束的多模型切换系统，利用多Lyapunov函数方法研究其跟踪控制问题可解的判据，并寻求多控制器和切换规则双重设计方法；针对航空发动机控制系统特性，建立基于多模型切换的系统模型，并利用试验试车数据对模型进行修正；针对航空发动机模型，利用切换理论和跟踪控制的方法研究发动机在过渡态具有多个限制保护控制目标的问题，设计控制器及切换规则从而提高动态控制品质。. 对于该课题的研究将揭示连续控制器和离散的切换规则之间的内在联系以及它们共同作用对于系统跟踪性能的影响，进一步完善切换系统理论，建立多模型切换系统在提高航空发动机动态控制品质的理论依据并展示它的实际应用价值。

本项目研究了多模型切换系统的受限跟踪问题，具体研究内容包括：带有下三角结构的输出受限多模型切换非线性时滞系统任意切换信号下的自适应模糊跟踪控制问题；多模型切换随机非线性时滞系统任意切换下的自适应模糊输出反馈跟踪控制问题；基于驻留时间和采样周期的多模型切换中立系统的镇定设计问题；分别利用参数依赖的多Lyapunov函数方法和驻留时间方法研究切换线性变参系统的H∞滤波问题和保成本控制问题；双轴涡扇发动机的切换平衡流形拓展模型建模方法，并利用试验数据进行了模型修正；将多Lyapunov函数方法的切换线性变参系统研究理论应用于航空发动机控制中，完成基于事件触发的航空发动机切换控制设计。.项目的研究揭示了连续控制器和离散切换规则之间内在关系以及多模型切换下的系统跟踪性能，进一步完善了多模型切换系统理论。建立的基于多模型切换理论的航空发动机模型可用于控制规律设计，并提高动态品质，有工程应用价值。