燃气涡轮发动机的自动控制系统与控制方法PDF电子书下载

第1章 燃气涡轮发动机和冲压发动机的控制 1

1.1 各种不同类型燃气涡轮发动机工作过程的特点及其可行的控制计划 1

1.1.1 发动机的主要工作状态，控制和扩大压气机稳定裕度的方法 1

1.1.2 单轴涡喷发动机和加力涡喷发动机 4

1.1.3 双轴加力涡喷发动机（加力涡扇发动机） 9

1.1.4 内外涵平行排气和混合排气的涡扇发动机和加力涡扇发动机 14

1.1.5 涡桨发动机和涡轴发动机 15

1.2 动力装置超声速进气和排气装置的控制 16

1.2.1 进气道工作过程的特点和性能 16

1.2.2 进气道控制方式对进气道特性的影响 20

1.2.3 进气道控制计划 23

1.2.4 尾喷管超声速通道的控制 25

1.3 超声速冲压发动机的控制 26

1.3.1 工作过程的特点 26

1.3.2 可能的工作状态范围 28

1.3.3 控制计划的选择 29

1.4 飞机动力装置最优控制计划的选择 31

第2章 作为被控对象的飞行器动力装置 34

2.1 作为被控对象且使用化学燃料工作的燃气涡轮发动机 34

2.1.1 动力系统的固有稳定性概念 34

2.1.2 随转速变化的涡喷发动机的运动方程 36

2.1.3 涡喷发动机的主要参数、工作状态和外界条件对TД和kД的影响 40

2.1.4 与燃油泵共同工作的涡喷发动机的运动方程 41

2.1.5 作为被控对象的涡桨、涡轴和双轴涡扇发动机 44

2.1.6 作为按推力控制的加力涡喷发动机 47

2.1.7 各种扰动作用对加力涡喷发动机转速变化的影响 48

2.1.8 发动机运动方程中动态系数的求解方法 49

2.2 燃气涡轮发动机的不稳定状态 50

2.2.1 发动机不稳定状态的控制 51

2.2.2 涡喷发动机“大偏差”数学模型的动态性能 52

2.2.3 发动机加速控制计划 53

2.3 进气道动态性能的特点 54

2.4 作为被控对象的冲压发动机 56

第3章 控制系统的基本概念 62

3.1 动力学对象的控制原理 62

3.2 调节器的元件 63

3.3 调节器的原理和控制规律 64

3.3.1 直接作用的稳态调节器 64

3.3.2 间接作用的无静差调节器 65

3.3.3 间接作用的稳态调节器（带刚性反馈的调节器） 66

3.3.4 均衡调节器 67

3.3.5 按转速和角加速度控制的间接作用调节器 68

3.3.6 控制规律 69

3.4 控制系统中各个环节的选定 70

3.5 控制系统数学模型的概念，特性曲线的线性化 72

3.6 控制系统的典型环节 73

3.6.1 无静差环节（积分环节） 73

3.6.2 惯性环节 75

3.6.3 振荡环节 76

3.6.4 微分环节 77

3.6.5 放大环节 78

3.6.6 各个环节之间的稳态联系 78

3.6.7 其他形式的简单环节 78

3.6.8 微分方程的算子形式 79

3.7 确定典型环节方程中所含动态系数的试验方法 79

3.7.1 阶跃作用方式 80

3.7.2 频率方式 84

3.8 单独环节和开环系统的频率特性 87

3.8.1 单独环节的频率特性 87

3.8.2 开环系统的频率特性 90

3.8.3 对数频率特性 91

3.8.4 传递函数 95

第4章 线性自动控制系统动态特性的计算和分析方法 97

4.1 描述线性控制系统动态过程的方程 97

4.2 线性控制系统稳定性的分析方法 99

4.2.1 控制系统的稳定性概念 99

4.2.2 稳定性判据 101

4.2.3 稳定裕度和结构稳定性 107

4.2.4 传输延迟对系统稳定性的影响 109

4.2.5 稳定性范围的确定 110

4.3 线性控制系统动态过程品质的评估方法 114

4.3.1 控制品质的一般指标 114

4.3.2 建立动态过程的频率方法 116

4.3.3 控制品质的间接评估方法，综合评估 119

4.3.4 稳定状态下控制系统的精度 124

4.4 改善控制系统动态性能的方法 126

4.4.1 自动控制系统综合的概念 126

4.4.2 自动控制系统的综合方法 131

4.4.3 多维系统，二维自动控制系统的综合方法 133

4.5 自适应控制系统 138

4.5.1 带搜索的自调整自适应系统 139

4.5.2 无搜索的自调整自适应系统 141

第5章 非线性自动控制系统的分析方法 150

5.1 具有明显非线性特性的自动控制系统元件 150

5.2 自激振荡形式，使用相平面方法的动态性能分析 153

5.2.1 相平面方法 154

5.2.2 相平面方法在继电器式控制系统中的应用 157

5.3 非线性系统稳定性的频率分析方法 159

5.4 绝对稳定性概念 164

第6章 燃气涡轮发动机及进排气装置的液压机械控制系统 167

6.1 自动控制系统的元件库 167

6.2 利用自动控制系统来提高动力装置的可靠性 169

6.2.1 可能达到的控制精度 169

6.2.2 自动控制系统的可靠性 170

6.3 燃油泵 171

6.4 液压机械控制系统的传感器 172

6.4.1 转速传感器 172

6.4.2 压力传感器和压差传感器 174

6.5 液压放大器 175

6.6 计算机构 177

6.7 离心喷嘴和压力阀 179

6.7.1 离心喷嘴 179

6.7.2 燃油分配器 180

6.7.3 定压阀 180

6.7.4 最小压力阀 181

6.8 转速调节器 181

6.8.1 发动机转速的均衡调节器 182

6.8.2 发动机换算转速的控制 186

6.8.3 发动机转速的开环控制 186

6.9 发动机的加速和起动控制系统 187

6.9.1 时间加速调节器 187

6.9.2 使用发动机内部参数的加速调节器 189

6.9.3 发动机的起动控制 190

6.10 加力燃油调节器 191

6.11 气动式减压器，π？和π？调节器 194

6.11.1 气动式减压器 194

6.11.2 π？调节器 195

6.11.3 π？调节器 196

6.12 燃气温度调节器 198

6.12.1 对燃气温度调节器快速动作的要求 198

6.12.2 热电偶的使用特点 199

6.12.3 热电偶动态误差的补偿 199

6.12.4 通过Fkp和π？调节器来控制燃气温度T？ 200

6.12.5 发动机高温燃气温度控制系统的特点 201

6.13 压气机气动稳定性保证系统 202

6.13.1 空气旁路系统 202

6.13.2 导叶控制系统 203

6.14 燃气温度调节器 203

6.14.1 单轴涡桨发动机调节的特点 204

6.14.2 螺旋桨转速调节的特点 204

6.14.3 反推力的防止 205

6.15 超声速进排气装置的控制系统 206

6.15.1 进气道控制系统 206

6.15.2 尾喷管超声速通道（回路）的控制系统 209

第7章 发动机数字控制系统的设计原理 210

7.1 数字控制系统可解决的问题 210

7.2 数字控制系统的主要特点 210

7.3 描述线性数字式自动控制系统的数学工具 215

7.3.1 拉普拉斯离散变换和z-变换的应用 215

7.3.2 离散传递函数 220

7.4 离散自动控制系统的稳定性分析 224

7.5 机载数字计算机硬件实现的特点 227

第8章 燃气涡轮发动机的数学模拟 228

8.1 建立燃气涡轮发动机数学模型的一般规则 228

8.2 建立燃气涡轮发动机数学模型的解析方法 229

8.2.1 燃气涡轮发动机的线性模型 229

8.2.2 燃气涡轮发动机的非线性离散模型 230

8.3 对热不稳定性影响的考虑 235

8.3.1 传热计算的顺序 235

8.3.2 燃气涡轮发动机加速性的试验值与计算值的比较 237

8.4 在自动化设计系统（САПР-Д和САПР-ДА）中使用的数学模型 240

8.4.1 САПР-Д和САПР-ДА子系统建立的特点 240

8.4.2 在方案设计阶段借助于自动化设计系统建立发动机动态模型的方法 241

8.4.3 获得线性动态模型系数的算法 245

8.4.4 自动建立快速计算的燃气涡轮发动机分段线性模型 249

8.5 模拟试验台 256

附录 258

参考文献 262