航空发动机转子突变不平衡的LQR控制与参数分析

本文档深入探讨了航空发动机转子系统的动力特性，特别是关注在升速和正常工作过程中可能出现的突发不平衡（sudden unbalance change）现象。作者首先通过数学推导，揭示了在转子动力参数发生瞬时变化时的动力学行为，这些变化可能源于转子内部不平衡量的增加或支撑刚度的改变。这种突变不仅影响发动机性能，也可能对系统稳定性产生显著影响。 作者利用有限元法（Finite Element Method, FEM）和传递矩阵法（Transfer Matrix Method, TMM）构建了一种动力涡轮转子的瞬态响应分析模型，这种方法被用来模拟和预测转子在不平衡突变时的动态响应。这种方法的有效性通过实验验证，确保了研究结果的可靠性。 研究的重点还包括了支承刚度（bearing stiffness）和不平衡量（imbalance mass）变化对动力参数瞬时响应的具体影响。这两个因素被认为是影响瞬时响应的关键因素，它们的变化规律对于理解和控制这种瞬态响应至关重要。通过对这些参数的深入分析，论文发现，适当的控制策略，如线性二次型调节器（Linear Quadratic Regulator, LQR）能够在很大程度上降低突变引发的不平衡瞬态响应，从而提高发动机转子系统的稳定性和工作效率。 LQR作为一种主动控制技术，其核心在于通过设计最优控制律来最小化系统的成本函数，这对于减少由于不平衡突变导致的振动和噪声至关重要。通过将LQR应用于变速转子系统，论文展示了它在实际工程中的应用潜力，为航空发动机转子的动态性能优化提供了理论支持。 这篇论文对航空发动机转子系统在特定工作条件下突加不平衡的参数分析以及LQR控制技术的应用进行了深入探讨，为航空发动机的设计和维护提供了重要的工程指导，并为未来的研究者们提供了一个关于转子动力学和主动控制技术结合的实用案例。