Идентификация динамических характеристик и синтез нелинейного регулятора малоразмерного газотурбинного двигателя на основе нейронных сетей

Георгий Михайлович Макарьянц, Александр Владимирович Кузнецов

Аннотация


В последнее время для моделирования динамики газотурбинных двигателей и синтеза регуляторов используют нейронные сети. Однако достаточно малое внимание уделено рационализации структуры нейронной сети для задач идентификации. Кроме того, нейронные сети в управлении часто применяют либо для подстройки коэффициентов ПИД-регуляторов, либо для управления на определённых режимах. Поэтому важными задачами являются исследование зависимости структуры нейронной сети от моделируемого параметра двигателя и синтез нейроконтроллера для управления двигателем во всём диапазоне режимов. Было проведено исследование структуры нейронной сети для моделирования частоты вращения ротора на основе испытаний двигателя. В результате была получена модель двигателя JetCat P-60 SE, для которого был синтезирован нейроконтроллер с учётом ограничений двигателя по расходу топлива. Полученные результаты позволяют сократить общее время, затрачиваемое на моделирование и синтез нелинейной системы управления газотурбинного двигателя.


Ключ. слова


Газотурбинный двигатель; идентификация; нелинейная модель; нейроконтроллер; нейронные сети

Полный текст:

PDF

Список литературы

[1] Camporeale S. M. Non-linear simulation model and multivariable control of a regenerative single shaft gas turbine / S. M. Camporeale, B. Fortunato, A. Dumas // IEEE Conference on Control Applications. Proceedings. -1997. - P. 721-723.

[2] Traverso A. Transient analysis of and control system for advanced cycles based on micro gas turbine technology / A. Traverso, F. Calzolari, A. Massardo // American Society of Mechanical Engineers, International Gas Turbine Institute, Turbo Expo (Publication) IGTI. - 2003. - Vol. 3. - P. 201-209.

[3] Cuevas L. C. Application of neurofuzzy speed and load control for gas turbine power units / L. C. Cuevas, S. D. L. Jayme, J. A. P. Reyes, J. A. L. Ciseña // 19th Annual Joint ISA POWID/EPRI Controls and Instrumentation Conference and 52nd ISA POWID Symposium. - 2009. – Vol. 477. - P. 352-366.

[4] Stößel M. Rotating stall inception inside the low pressure compressor of a twin-spool turbofan engine / M. Stößel, S. B indl,
R. Niehuis // Proceedings of the ASME Turbo Expo. - 2013. - Vol. 6A.

[5] Montazeri-Gh M. Hardware-in-the-Loop Simulation of Two-Shaft Gas Turbine Engine's Electronic Control Unit / M. Montazeri-Gh, S. Abyaneh, S. Kazemnejad // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part I: Journal of Systems and Control Engineering. - 2016. - Vol. 230. – Issue 6. - P. 512-521.

[6] Camporeale S. M. high-fidelity real-time simulation code of gas turbine dynamics for control applications / S. M. Camporeale, B. Fortunato, M. A Mastrovito // American Society of Mechanical Engineers, International Gas Turbine Institute, Turbo Expo (Publication) IGTI. - 2002. - Vol. 2A. - P. 169-182.

[7] Zhang H. Hardware-in-the-loop simulation study on the fuel control strategy of a gas turbine engine / H. Zhang, M. Su, S. Weong // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 2005. - Vol. 127. – Issue 3. - P. 693-695.

[8] Camporeale S. M. A modular code for real time dynamic simulation of gas turbines in simulink / S. M. Camporeale, B. Fortunato,
M. Mastrovito // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 2006. - Vol. 128. – Issue 3. - P. 506-517.

[9] Mansurova A.M. Mathematical modelling of turbine setting of engines and plants / A. M. Mansurova, A. P. Tunakov, A. S. Khamzin // 51st Israel Annual Conference on Aerospace Sciences. - 2011. - Vol. 1. - P. 372-381.

[10] Chapman J. W. Practical techniques for modeling gas turbine engine performance / J. W. Chapman, T. M. Lavelle, J. S. Litt // 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. - 2016.

[11] Gafurov S. HIL test bench for engine's fuel control systems investigation / S. Gafurov, L. Rodionov, A. Kryuchkov, H. Handroos // 30th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS. - 2016.

[12] Jaw L. C. Aircraft engine controls: design, system analysis, and health monitoring / L. C. Jaw, J. D. Mattingly // American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc. - 2009.

[13] Aircraft Engine Controls. Design, System Analysis, and Health Monitoring / C. J. Link, D. M. Jack // Virginia: Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg. - 2009. - 397 p.

[14] Чернодуб А. Н. Обзор методов нейроуправления / А. Н. Чернодуб, Д. А. Дзюба // Проблемы программирования. - 2011. - Т. 2. - С. 79-94.

[15] Isermann R. Perspectives of automatic control / R. Isermann // Control Engineering Practice. - 2011. - Vol.19. - P. 1399-1407.

[16] Tao G. Multivariable adaptive control: A survey / G. Tao // Automatica. - 2014. - Vol. 50. - P. 2737-2764.

[17] Cybenko G. Approximation by Superpositions of a Sigmoidal Function / G. Cybenko // Mathematics of Control, Signals and Systems. - 1989. - Vol. 2. – Issue 4. - P. 303-314.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2409-4579-2019-5-1-39-45

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© 2014-2018 Самарский университет.
Свидетельство о регистрации СМИ, 12+