一种航空推进系统试车台的抗饱和控制方法及装置

1.本技术涉及抗饱和控制技术领域，尤其是涉及一种航空推进系统试车台的抗饱和控制方法及装置。


背景技术：

2.航空推进系统试车台结构如图1所示，其通过两个控制阀调节两个气源的供气流量，并使得两路气流在容腔内掺混，最后，混合均匀的气流供给测试设备。目标是通过控制两个控制阀的开度，使得容腔内气流温度和压力按照给定指令变化。当指令快速变化或外界干扰过大时，要求两个控制阀在大范围内快速动作，以保证良好的指令跟踪性能。然而，实际的控制阀由于物理限制，只能在规定的范围内运动，且运动速率存在约束，当控制信号力图驱动控制阀超过运动范围和速率限制时，对应地，则引起幅值饱和与速率饱和。
3.目前，航空推进系统试车台的控制系统中没有考虑饱和问题，当(幅值或速率)饱和发生时，容腔内的温度、压力将大幅波动甚至发散，控制系统的性能及稳定性大幅下降。因此需要采用抗饱和控制方法解决这个问题，但是目前未有有效的解决方案。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种航空推进系统试车台的抗饱和控制方法，以解决试车台现有控制方法未考虑幅值饱和与速率饱和引起的控制系统性能退化甚至失稳问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种航空推进系统试车台的抗饱和控制方法，应用于航空推进系统试车台；所述航空推进系统试车台包括：第一控制阀、第二控制阀和容腔，包括：
6.从预先建立的抗饱和控制器中获取当前时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；将当前时刻的第一控制阀的开度指令输入至第一控制阀；将第二控制阀的开度指令输入至第二控制阀；
7.从控制指令中获取当前时刻的容腔预期压力值和容腔预期温度值；获取上一时刻的容腔实际压力值和上一时刻的容腔实际温度值；
8.计算当前时刻的容腔预期压力值和上一时刻的容腔实际压力值的差，得到第一误差；计算当前时刻的容腔预期温度值和上一时刻的容腔实际温度值的差，得到第二误差；
9.利用所述抗饱和控制器对第一误差和第二误差进行处理，得到下一时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；所述抗饱和控制器能够同时处理两个控制阀的幅值饱和与速率饱和。
10.进一步的，所述抗饱和控制器包括多变量pi控制器、抗饱和补偿器和饱和偏差估计器；
11.所述多变量pi控制器，用于对第一误差、第二误差以及抗饱和补偿器的输出进行处理，得到下一时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；
12.所述饱和偏差估计器，用于对当前时刻的第一控制阀的开度指令、第二控制阀的
开度指令和当前时刻的饱和偏差信号进行处理，得到下一时刻的饱和偏差信号；
13.所述抗饱和补偿器，用于将预设的抗饱和补偿器矩阵和当前时刻的饱和偏差信号进行相乘运算，输出运算结果至所述多变量pi控制器。
14.进一步的，所述多变量pi控制器具体用于：
15.获取第一误差e1，第二误差e2和抗饱和补偿器的输出h为抗饱和补偿器矩阵，矩阵维度为2
×
4，为当前时刻的饱和偏差信号，为4维向量；tk为当前时刻；
16.建立如下状态空间描述：
[0017][0018]
其中，误差向量e＝[e
1 e2]
t
，状态变量xc＝[x
c1 x
c2
]
t
,第一状态变量第二状态变量t为当前时刻tk与起始时刻的时间间隔；矩阵矩阵矩阵cc＝ki，ki为积分增益矩阵；矩阵dc＝k
p
，k
p
为比例增益矩阵；饱和偏差信号
[0019]
根据上述状态空间描述，求解得到开度指令向量v；将开度指令向量v作为下一时刻的开度指令向量v1为下一时刻的第一控制阀的开度指令，v2为下一时刻的第二控制阀的开度指令，t
k 1
为下一时刻。
[0020]
进一步的，所述饱和偏差估计器具体用于：
[0021]
获取当前时刻的饱和偏差信号当前时刻的开度指令向量
[0022]
建立如下状态空间描述：
[0023][0024]
其中，
[0025][0026][0027]
其中，λ为可调参数，w为控制阀的自然频率，η为控制阀的阻尼比；
[0028]
根据上述状态空间描述，求解得到控制阀状态变量ξ；将控制阀状态变量ξ作为下一时刻估计的控制阀状态变量其中，ξ1和ξ3分别为第一控制阀的运动幅值和速率，ξ2和ξ4分别为第二控制阀的运动幅值和速率；
[0029]
根据下一时刻的控制阀状态变量计算下一时刻的饱和偏差信号
[0030]
第一控制阀运动幅值偏差d1＝φ1(ξ1)-ξ1，其中φ1(ξ1)表示第一控制阀的幅值饱和非线性：
[0031][0032]
其中，ξ
1,max
为第一控制阀运动幅值的上限值，ξ
1,min
为第一控制阀运动幅值的下限值；
[0033]
第二控制阀运动幅值偏差d2＝φ2(ξ2)-ξ2，其中φ2(ξ2)表示第二控制阀的幅值饱和非线性：
[0034][0035]
其中，ξ
2,max
为第二控制阀运动幅值的上限值，ξ
2,min
为第二控制阀运动幅值的下限值；
[0036]
第一控制阀速率偏差d3＝φ3(ξ3)-ξ3，其中φ3(ξ3)表示第一控制阀的速率饱和非线性：
[0037][0038]
其中，ξ
3,max
为第一控制阀速率的上限值，ξ
3,min
为第一控制阀速率的下限值；
[0039]
第二控制阀速率偏差d4＝φ4(ξ4)-ξ4，其中φ4(ξ4)表示第二控制阀的速率饱和非线性：
[0040][0041]
其中，ξ
4,max
为第二控制阀速率的上限值，ξ
4,min
为第二控制阀速率的下限值。
[0042]
进一步的，抗饱和补偿器矩阵h的计算步骤为：
[0043]
构建约束闭环系统，包括：抗饱和控制器、两个控制阀模型和航空推进系统试车台
的线性模型；
[0044]
其中，两个控制阀的模型为：
[0045][0046]
其中，开度向量u＝[v
p1 v
p2
]
t
，v
p1
为第一控制阀的开度，v
p2
为第二控制阀的开度；矩阵c
ξ
和d
ξ
为：
[0047][0048]
航空推进系统试车台的线性模型为：
[0049][0050]
其中，a
p
为2
×
2矩阵，b
p
为2
×
2矩阵，c
p
为单位阵；容腔状态变量x
p
＝[p t]
t
，p为容腔实际压力值，t为容腔实际温度值；y＝[p t]
t
；
[0051]
建立约束闭环系统的整体状态空间描述：
[0052][0053]
其中，矩阵矩阵矩阵c
gy
＝[0 c
p 0],矩阵c
gv
＝[0
ꢀ‑
dcc
p cc]，矩阵d
gy
＝d
gv
＝[0],r＝[0 0]
t
,整体状态向量x＝[ξ x
p xc]
t
；0为零矩阵；设定权重系数ε1、ε2、ε3、ε4，设定4维对角阵n：
[0054][0055]
其中，n1、n2、n3、n4分别为不大于1的正数，指定任意的正定对角阵s，求解如下带有线性矩阵不等式的优化问题：
[0056][0057][0058][0059]cgv
x1c
gv
《z1[0060]
[0061][0062][0063]cgy
x2c
gy
《z2[0064][0065][0066]
其中，k＝[i4×
4 0]，γ2,和γ4均为正数变量；q、x1、x2、y1、y2、z1和z2均为对称阵变量，且有：q》0,x1》0,x2》0,,y1》0,y2》0；trace()表示矩阵的迹；
[0067]
求解上述优化问题，得到矩阵bg中的抗饱和补偿器矩阵h。
[0068]
进一步的，所述方法还包括：对抗饱和补偿器矩阵h进行调节的步骤：
[0069]
根据下述调节原则调节设计参数：
[0070]
当饱和出现时若指令跟踪性能不达标，增大权重系数ε1和ε3；
[0071]
当饱和出现时若抗干扰性能不达标，增大权重系数ε2和ε4；
[0072]
当稳定性能不达标，减小n1、n2、n3和n4；
[0073]
根据调节后的设计参数重新计算抗饱和补偿器矩阵h，直到满足性能要求。
[0074]
进一步的，获取上一时刻的容腔实际压力值和上一时刻的容腔实际温度值，包括：
[0075]
通过容腔内的压力传感器获取上一时刻的容腔实际压力值；
[0076]
通过容腔内的温度传感器获取上一时刻的容腔实际温度值。
[0077]
第二方面，本技术实施例提供了一种航空推进系统试车台的抗饱和控制装置，应用于航空推进系统试车台；所述航空推进系统试车台包括：第一控制阀、第二控制阀和容腔，包括：
[0078]
抗饱和控制单元，用于从预先建立的抗饱和控制器中获取当前时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；将当前时刻的第一控制阀的开度指令输入至第一控制阀；将第二控制阀的开度指令输入至第二控制阀；
[0079]
获取单元，用于从控制指令中获取当前时刻的容腔预期压力值和容腔预期温度值；获取上一时刻的容腔实际压力值和上一时刻的容腔实际温度值；
[0080]
误差计算单元，用于计算当前时刻的容腔预期压力值和上一时刻的容腔实际压力值的差，得到第一误差；计算当前时刻的容腔预期温度值和上一时刻的容腔实际温度值的差，得到第二误差；
[0081]
开度指令计算单元，用于利用预先建立的抗饱和控制器对当前时刻的第一误差和第二误差进行处理，得到下一时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；所述抗饱和控制器能够同时处理两个控制阀的幅值饱和与速率饱和。
[0082]
第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术实施例的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法。
[0083]
第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本技术实施例的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法。
[0084]
本技术通过建立抗饱和控制器提高了航空推进系统试车台的抗饱和性能。
附图说明
[0085]
为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0086]
图1为本技术实施例提供的航空推进系统试车台的结构图；
[0087]
图2为本技术实施例提供的总体技术路线示意图；
[0088]
图3为本技术实施例提供的不考虑饱和的多变量p i控制器和航空推进系统试车台的示意图；
[0089]
图4为本技术实施例提供的两个控制阀模型的示意图；
[0090]
图5为本技术实施例提供的分离饱和环节后的控制阀模型示意图；
[0091]
图6为本技术实施例提供的用于设计抗饱和控制器的抗饱和控制结构示意图；
[0092]
图7(a)为本技术实施例提供的容腔压力响应对比示意图；
[0093]
图7(b)为本技术实施例提供的容腔温度响应对比示意图；
[0094]
图7(c)为本技术实施例提供的控制阀开度变化对比示意图；
[0095]
图8为本技术实施例提供的实际应用的抗饱和控制结构的详细示意图；
[0096]
图9(a)为本技术实施例提供的ε1和ε3对指令跟踪性能的影响(压力响应对比)示意图；
[0097]
图9(b)为本技术实施例提供的ε1和ε3对指令跟踪性能的影响(温度响应对比)示意图；
[0098]
图10(a)为本技术实施例提供的ε2和ε4对抗干扰性能的影响(压力响应对比)示意图；
[0099]
图10(b)为本技术实施例提供的ε2和ε4对抗干扰性能的影响(温度响应对比)示意图；
[0100]
图11为本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法的流程图；
[0101]
图12为本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制装置的功能结构图；
[0102]
图13为本技术实施例提供的功能结构图。
具体实施方式
[0103]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0104]
因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0105]
首先对本技术实施例的设计思想进行简单介绍。
[0106]
目前，航空推进系统试车台的控制系统中没有考虑饱和问题，当(幅值或速率)饱和发生时，容腔内的温度、压力将大幅波动甚至发散，控制系统的性能及稳定性大幅下降。因此需要采用抗饱和控制方法。
[0107]
为解决上述技术问题，本技术提供一种航空推进系统试车台的抗饱和控制方法，综合考虑饱和偏差信号对控制输出与被控输出的影响，及闭环系统的稳定性，而且同时解决了幅值饱和与速率饱和问题，最后采用多目标优化方法设计抗饱和补偿器。总体技术路线如图2所示；
[0108]
第一步：建立航空推进系统试车台线性模型；
[0109]
航空推进系统试车台的容腔压力、温度微分方程分别为：
[0110][0111][0112]
其中，p表示容腔压力，t表示容腔温度，v表示容腔体积，h
in1
、c
in1
分别为第一气源的气流流量、焓值、流速，h
in2
、c
in2
分别为第二气源的气流流量、焓值、流速，h
out
分别为出口气流流量、焓值。c
pr
为定压比热容，r为理想气体常数。
[0113]
对式(1)、式(2)进行一阶泰勒展开，获得容腔线性模型：
[0114][0115][0116]
其中，
[0117][0118][0119][0120][0121][0122]
航空推进系统试车台的控制阀开度与流量关系为
[0123][0124]
其中，k
v1
、k
v2
分别为控制阀1和控制阀2的流量增益系数，v
p1
、v
p2
分别为控制阀1和控制阀2的开度。
[0125]
结合式(3)和式(4)，得到航空推进系统试车台的线性模型如下
[0126][0127]
其中，状态变量x
p
＝[p t]
t
包含容腔压力p和容腔温度t；开度向量u＝[v
p1 v
p2
]
t
，包含控制阀1的开度v
p1
和控制阀2的开度v
p2
，被控输出y＝[p t]
t
，式(5)中各矩阵分别为
[0128][0129]
第二步：不考虑饱和，设计航空推进系统试车台的多变量p i控制器；
[0130]
不考虑饱和时，单个控制阀传递函数描述为：
[0131][0132]
其中，w为控制阀的自然频率，η为控制阀的阻尼比。
[0133]
则两个控制阀构成的线性模型为
[0134][0135]
定义状态变量ξ＝[ξ
1 ξ
2 ξ
3 ξ4]
t
，其中ξ1和ξ3分别为控制阀1的运动幅值和速率，ξ2和ξ4分别为控制阀2的运动幅值和速率，输入变量v＝[v
1 v2]
t
，其中v1为控制阀1的输入信号，v2为控制阀2的输入信号，式(7)中各矩阵分别为
[0136][0137][0138]
根据式(5)和式(7)，采用区域极点配置方法设计多变量pi控制器，如图3所示，(区域极点配置为控制领域中成熟的方法)，以保证试车台容腔压力、温度稳定且快速跟踪指令信号r＝[r
p r
t
]
t
。其中，v＝e＝r-y为误差信号，r
p
、r
t
分别为容腔压力、温度的指令，所设计的控制器可描述为如下形式
[0139][0140]
其中，状态变量式(8)中各矩阵分别为
[0141]
矩阵cc＝ki，矩阵dc＝k
p
；ki为积分增益矩阵，k
p
为比例增益矩阵。
[0142]
其中，矩阵ki、k
p
为(不考虑饱和时)多变量pi控制器的参数，可以预先得到。
[0143]
实际中控制阀的幅值和速率限制是存在的，控制阀模型不能再用式(6)描述，采用图4框图描述控制阀。
[0144]
图4中，d＝[d
1 d
2 d
3 d4]
t
为饱和偏差信号，代表信号经过饱和环节前后的偏差，以d1为例，d1＝φ1(ξ1)-ξ1，其中φ1(ξ1)表示幅值饱和非线性，如下
[0145][0146]
其中，ξ
1,max
为控制阀1运动幅值的上限值，ξ
1,min
为控制阀1运动幅值的下限值，当ξ
1,max
＝-ξ
1,min
时，表示饱和非线性是对称的，而在本技术中，不要求饱和非线性是对称的，放松了对饱和非线性的约束条件。其余饱和非线性φ2(ξ2)、φ3(ξ3)、φ4(ξ4)也类似，不要求对称性。
[0147]
λ为可调参数，通过增大该值，可以使得图4模型更加逼真的描述控制阀。将图4中的饱和环节分离出来，可整理为图5的形式，两个控制阀模型可描述为
[0148]
[0149]
其中，
[0150][0151][0152]
当幅值饱和与速率饱和出现时，为了减少控制系统性能退化同时保证闭环系统稳定性，设计静态抗饱和补偿器h，修正多变量pi控制器，抗饱和控制结构如图6所示。
[0153]
引入抗饱和补偿器h后，修正后的多变量pi控制器为如下形式
[0154][0155]
其中，矩阵ac、bc、cc和dc仍采用公式(8)中的对应矩阵。
[0156]
抗饱和补偿器h的设计步骤如下：
[0157]
1)构建约束闭环系统
[0158]
根据式(5)、(9)、(10)构建约束闭环系统如下
[0159][0160]
其中，
[0161]cgy
＝[0 c
p 0],c
gv
＝[0
ꢀ‑
dcc
p cc]，d
gy
＝d
gv
＝[0],r＝[0 0]
t
,x＝[ξ x
p xc]
t
。0表示适当维数的零矩阵。
[0162]
2)设计抗饱和补偿器h
[0163]
指定权重系数ε1、ε2、ε3、ε4，指定4维对角阵n：
[0164][0165]
其中n1、n2、n3、n4分别为不大于1的正数，指定任意的正定对角阵s，求解如下带有线性矩阵不等式的优化问题
[0166][0167][0168][0169]cgv
x1c
gv
《z1ꢀꢀ
(15)
[0170][0171][0172][0173]cgy
x2c
gy
《z2ꢀꢀ
(19)
[0174][0175][0176]
其中，k＝[i4×
4 0]，正数和对称阵{q》0,x1》0,x2》0,z1,z2,y1》0,y2》0}都是自由变量，被设计的抗饱和补偿器h在bg矩阵中。trace()表示矩阵的迹。
[0177]
求解上述优化问题得到的抗饱和补偿器能够保证系统的闭环稳定性和抗饱和性能，如图7(a)、图7(b)和图7(c)所示。式(13)保证了指定饱和程度内闭环系统的稳定性，式(14)～(17)保证了饱和偏差d对控制输出信号v的影响最小，以避免饱和偏差d持续增大，式(18)～(21)保证了饱和偏差d对被控信号y的影响最小，以降低系统性能退化。此外，在(14)～(21)中，综合考虑了闭环系统的h2性能和h∞性能，并在式(12)中采用了加权优化的形式，以更合理、全面的评估饱和偏差对系统性能的影响，进而设计出更合适的抗饱和补偿器。
[0178]
第四步：抗饱和补偿器的实现及设计参数调节；
[0179]
在应用抗饱和补偿器时，使用控制阀模型估计饱和偏差信号d，如图8所示。图8中饱和偏差估计器由图5所示的控制阀模型构成。
[0180]
基于上述实现形式，检验系统的性能是否达到要求。饱和出现时若指令跟踪性能不达标，可增大式(12)中的权重系数ε1和ε3，如图9(a)和图9(b)所示；饱和出现时若抗干扰性能不达标，可增大式(12)中的权重系数ε2和ε4，如图10(a)和图10(b)所示；若更关注系统稳定性，可以适当减小n1、n2、n3、n4。基于上述原则，重新按照步骤三设计抗饱和补偿器，直到满足性能要求。
[0181]
与现有技术的方式相比，本技术的优势在于：
[0182]
同时处理幅值饱和与速率饱和，且不要求饱和非线性是对称的；采用静态抗饱和补偿器，计算量小，便于实现；综合考虑了饱和偏差对控制输出和被控输出的影响，以及闭环系统h2性能和h∞性能，能够进一步降低饱和出现时引起的闭环系统性能退化；采用多目标优化方法，通过调整权重系数及相关参数，可以方便的设计满足所需性能要求的抗饱和补偿器。
[0183]
在介绍了本技术实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本技术实施例提供的技术方案进行说明。
[0184]
如图11所示，本技术实施例提供了一种航空推进系统试车台的抗饱和控制方法，应用于航空推进系统试车台；所述航空推进系统试车台包括：第一控制阀、第二控制阀和容腔，包括：
[0185]
步骤101：从所述抗饱和控制器中获取当前时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；将当前时刻的第一控制阀的开度指令输入至第一控制阀；将第二控制阀的开度指令输入至第二控制阀；
[0186]
步骤102：从控制指令中获取当前时刻的容腔预期压力值和容腔预期温度值；获取上一时刻的容腔实际压力值和上一时刻的容腔实际温度值；
[0187]
其中，通过容腔内的压力传感器获取上一时刻的容腔实际压力值；通过容腔内的温度传感器获取上一时刻的容腔实际温度值。
[0188]
步骤103：计算当前时刻的容腔预期压力值和上一时刻的容腔实际压力值的差，得到第一误差；计算当前时刻的容腔预期温度值和上一时刻的容腔实际温度值的差，得到第二误差；
[0189]
步骤104：利用预先建立的抗饱和控制器对当前时刻的第一误差和第二误差进行处理，得到下一时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令。
[0190]
其中，所述抗饱和控制器包括多变量pi控制器、抗饱和补偿器和饱和偏差估计器；
[0191]
所述多变量pi控制器，用于对第一误差、第二误差以及抗饱和补偿器的输出进行处理，得到下一时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；
[0192]
所述饱和偏差估计器，用于对当前时刻的第一控制阀的开度指令、第二控制阀的开度指令和当前时刻的饱和偏差信号进行处理，得到下一时刻的饱和偏差信号；
[0193]
所述抗饱和补偿器，用于将预设的抗饱和补偿器矩阵和当前时刻的饱和偏差信号进行相乘运算，输出运算结果至所述多变量pi控制器。
[0194]
在本实施例中，所述多变量pi控制器具体用于：
[0195]
获取第一误差e1，第二误差e2和抗饱和补偿器的输出h为抗饱和补偿器矩阵，矩阵维度为2
×
4，为当前时刻的饱和偏差信号，为4维向量；tk为当前时刻；
[0196]
建立如下状态空间描述：
[0197][0198]
其中，误差向量e＝[e
1 e2]
t
，状态变量xc＝[x
c1 x
c2
]
t
,第一状态变量
第二状态变量t为当前时刻tk与起始时刻的时间间隔；矩阵矩阵矩阵cc＝ki，ki为积分增益矩阵；矩阵dc＝k
p
，k
p
为比例增益矩阵；饱和偏差信号
[0199]
根据上述状态空间描述，求解得到开度指令向量v；将开度指令向量v作为下一时刻的开度指令向量v1为下一时刻的第一控制阀的开度指令，v2为下一时刻的第二控制阀的开度指令，t
k 1
为下一时刻。
[0200]
在本实施例中，所述饱和偏差估计器具体用于：
[0201]
获取当前时刻的饱和偏差信号当前时刻的开度指令向量
[0202]
建立如下状态空间描述：
[0203][0204]
其中，
[0205][0206][0207]
其中，λ为可调参数，w为控制阀的自然频率，η为控制阀的阻尼比；
[0208]
根据上述状态空间描述，求解得到控制阀状态变量ξ；将控制阀状态变量ξ作为下一时刻估计的控制阀状态变量其中，ξ1和ξ3分别为第一控制阀的运动幅值和速率，ξ2和ξ4分别为第二控制阀的运动幅值和速率；
[0209]
根据下一时刻的控制阀状态变量计算下一时刻的饱和偏差信号
[0210]
第一控制阀运动幅值偏差d1＝φ1(ξ1)-ξ1，其中φ1(ξ1)表示第一控制阀的幅值饱和非线性：
[0211][0212]
其中，ξ
1,max
为第一控制阀运动幅值的上限值，ξ
1,min
为第一控制阀运动幅值的下限值；
[0213]
第二控制阀运动幅值偏差d2＝φ2(ξ2)-ξ2，其中φ2(ξ2)表示第二控制阀的幅值饱和非线性：
[0214][0215]
其中，ξ
2,max
为第二控制阀运动幅值的上限值，ξ
2,min
为第二控制阀运动幅值的下限值；
[0216]
第一控制阀速率偏差d3＝φ3(ξ3)-ξ3，其中φ3(ξ3)表示第一控制阀的速率饱和非线性：
[0217][0218]
其中，ξ
3,max
为第一控制阀速率的上限值，ξ
3,min
为第一控制阀速率的下限值；
[0219]
第二控制阀速率偏差d4＝φ4(ξ4)-ξ4，其中φ4(ξ4)表示第二控制阀的速率饱和非线性：
[0220][0221]
其中，ξ
4,max
为第二控制阀速率的上限值，ξ
4,min
为第二控制阀速率的下限值。
[0222]
其中，步骤102、103和104顺序执行，而步骤101和步骤102之间无先后关系，可以同时进行。
[0223]
基于上述实施例，本技术实施例提供了一种航空推进系统试车台的抗饱和控制装置，参阅图12所示，本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制200至少包括：
[0224]
抗饱和控制单元201，用于从预先建立的抗饱和控制器中获取当前时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；将当前时刻的第一控制阀的开度指令输入至第一控制阀；将第二控制阀的开度指令输入至第二控制阀；
[0225]
获取单元202，用于从控制指令中获取当前时刻的容腔预期压力值和容腔预期温度值；获取上一时刻的容腔实际压力值和上一时刻的容腔实际温度值；
[0226]
误差计算单元203，用于计算当前时刻的容腔预期压力值和上一时刻的容腔实际压力值的差，得到第一误差；计算当前时刻的容腔预期温度值和上一时刻的容腔实际温度
值的差，得到第二误差；
[0227]
开度指令计算单元204，用于利用所述抗饱和控制器对当前时刻的第一误差和第二误差进行处理，得到下一时刻的第一控制阀的开度指令和第二控制阀的开度指令；所述抗饱和控制器能够同时处理两个控制阀的幅值饱和与速率饱和；
[0228]
需要说明的是，本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制装置200解决技术问题的原理与本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法相似，因此，本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制装置200的实施可以参见本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法的实施，重复之处不再赘述。
[0229]
如图13所示，本技术实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法。
[0230]
本技术实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件(包括处理器301和存储器302)的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
[0231]
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器(random access memory，ram)3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器(read only memory，rom)3023。
[0232]
存储器302还可以包括具有一组(至少一个)程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0233]
电子设备300也可以与一个或多个外部设备304(例如键盘、遥控器等)通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信(例如手机、电脑等)，和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(input/output，i/o)接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络(例如局域网(local area network，lan)，广域网(wide area network，wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图13所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图13中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(redundant arrays of independent disks，raid)子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
[0234]
需要说明的是，图13所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0235]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本技术实施例提供的航空推进系统试车台的抗饱和控制方法。
[0236]
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本技术方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0237]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0238]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。