标准的发动机控制系统已经使用了几十年，目前没有什么重大的概念变化。与此同时，众多新的控制理论（很多在工业应用中获得了验证）相继被提出并得到了发展。许多控制系统研究专注于参数变化性、非线性和系统变量约束的主题。这些研究主题是最具挑战的控制问题的主要特征，并且在燃气轮机研究中一定会遇到。

存在于大量现有先进控制技术和常用专有控制间的巨大鸿沟可以解释为后者足以满足目前的技术需求。然而，最近在飞机控制方面的研究则要求在给定一组关键变量的允许极限下，最大程度地发挥发动机性能。特别是在一些紧急机动飞行中，快速的推力响应是非常重要的。正如理查特专著的《涡扇发动机先进控制》中所述，经典反馈控制作为一种理论框架已不再适合先进的推进控制理念。

《涡扇发动机先进控制》的作者是理查特。

《涡扇发动机先进控制》：

第1章引言：在假设读者了解热力学变量的条件下，回顾了解释燃气轮机工作过程的热力学原理；介绍了真实发动机部件、发动机工作过程及关键的定量性能度量指标；讨论了安全性和工作限制，包括喘振与失速现象的数学描述。

第2章发动机模型和仿真工具：简要回顾了发动机动态特性，目的是提取用作设计基础的线性化模型；介绍了由NASA格林研究中心开发的民用模块化航空推进系统仿真（CommercialModularAeropropulsionSystemSimulation，CMAPSS）软件包。

第3章传统发动机控制方法：回顾了经典单输入单输出设计技术（根轨迹和频域回路成形），并将其应用到风扇转速控制问题中，这里将燃油流量用作控制输入。同时还介绍了一种模型匹配设计方法，并作为工具用在了CMAPSS中。仿真算例说明了采用固定线性补偿器的不足之处。

第4章鲁棒状态反馈发动机控制：回顾了线性多变量控制理论，并介绍了描述对象变化性的多胞系统模型。本章还给出了多种多输入多输出状态反馈综合方法，例如，LQR、H2H。以及带有区域极点配置约束的混合目标优化方法。对于单输入单输出系统，给出了一种简化的H。补偿器综合方法。同时，包含了Matlab代码以及采用CMAPSS非线性发动机模型的仿真。

第5章增益调度与自适应：介绍了增益调度和线性参数变化技术，并将其用于处理飞行包线内对象变化性问题；还介绍了自适应控制的概念，并给出一种基本的模型参考自适应设计方法；最后，提供了基于CMAPSS发动机非线性模型的Mat：lab仿真代码。

第6章涡扇发动机滑模控制：介绍了滑模控制的概念，并详细地阐述了滑模控制鲁棒性性质和常用的调试方法；给出了多输人多输出情形的滑模调节器和设计点跟踪器，以及一种简化的单输入单输出设计方法；最后，提供了采用CMA：PSS的发动机线性和非线性仿真。

第7章采用线性调节器的发动机限制管理：介绍了标准发动机控制系统中采用的低选一高选限制管理技术，旨在把关键变量维持在可允许的界限内。通过使用正不变性概念，彻底分析了这种限制管理技术，并在仿真过程中，示例说明低选一高选方法的不足之处。同时，本章还简单介绍了一种加速限制方法。

第8章采用滑模的发动机限制管理：介绍了一种将发动机关键变量限制在允许范围内的方法，该方法克服了标准低选一高选限制管理方法的不足；给出了滑模调节器与高选或低选选择器逻辑关联的准则，以及一种H2／H。滑模系数综合方法；采用CMAPSS非线性发动机模型进行了仿真实验。

第9章采用模型预测控制的发动机限制管理：介绍了模型预测控制概念以及基于线性状态空间模型的基本预测公式。首先，采用适合引入到Matlab二次规划求解器的紧凑矩阵公式来表述约束优化问题。然后，将模型预测控制应用到发动机控制问题中，并处理输人和输出的限制问题。本章也讨论了计算复杂度及其降低方法，包括了基于CMAPSS非线性发动机模型的Matlab代码和仿真算例。

第1章 引言

 1．1 工作原理

1．1．1 焦耳一布雷顿循环

 1．2 外涵涡扇发动机

1．2．1 真实发动机的性能与效率

 1．3 工作限制和部件特性图

1．3．1 压气机和风扇特性图

1．3．2 涡轮特性图

1．3．3 R一线与失速裕度

1．3．4 燃烧不稳定性与熄火

1．3．5 结构与热力限制 

1．3．6 发动机整体工作限制

 1．4总 参数和换算参数

 1．5 小结

第2章 发动机模型和仿真工具

第3章 发动机经典控制方法

第4章 发动机鲁棒状态反馈控制

第5章 增益调度和自适应

第6章 涡扇发动机滑模控制

第7章 采用线性调节器的发动机限制管理

第8章 采用滑模的发动机限制管理

第9章 采用模型预测控制的发动机限制管理

后记

附录A 风扇转速的时间最优控制

附录B 典型线性模型矩阵列表：90k级发动机

附录C 典型线性模型矩阵列表：40k级发动机

附录D 线性化模型预测控制仿真的Matlab代码

术语表

参考文献

索引