技术摘要：
本发明提出了一种燃烧不稳定自适应闭环主动控制方法，属于燃烧领域，本发明的方法为：先通过燃油流量供给流量信号和动态压力信号利用递推最小二乘算法对系统进行在线辨识，然后利用最小方差间接自校正主动控制，决策每一时刻的燃油流量，以实现对燃烧脉动压力进行控制  全部
背景技术：
燃烧系统内的不稳定燃烧，表现为燃烧时的大幅度压力脉动，不仅对燃烧系统硬 件结构产生不利影响，并且极大的增加了设备的资金投入以及研制周期。 近年来，国际上对环境污染重视程度增加，发展低污染燃烧技术迫在眉睫。在目前 盛行的一种低污染燃烧技术——贫油预混燃烧技术，表现出了良好的低污染排放特性。但 是由于采用了贫燃料燃烧技术，燃烧对燃料当量比的脉动表现得更加敏感，更容易发生不 稳定燃烧现象。 流体中压力扰动影响当地的燃烧热释放率，而热释放率的脉动进一步影响燃烧系 统中的压力脉动，当燃烧压力脉动和热释放脉动满足一定的条件时(比如瑞利准则)，燃烧 不稳定现象就会发生，表现为大幅值的压力脉动；即便没有这种强烈的耦合现象发生，在目 前常规的预混燃烧或是接近预混燃烧模式的燃烧系统中，也常常伴随着不小的压力脉动。 这种非常规的压力脉动不仅会对用户造成不适，同时也会大大的降低设备的使用寿命，进 而增加对设备的维护费用，增加了用户更新设备的负担。 目前，经过国内外学者对这种表现为具有大幅值的压力脉动的不稳定燃烧现象的 广泛研究，得到了一些深入的、机理性的结论，其中之一是燃烧系统中当量比的脉动引起燃 烧过程中的压力脉动。这种机理可以解释为，燃烧系统中燃气不断吸收燃料燃烧释放的热 量而膨胀，由于各种扰动、随机现象的存在，燃油和空气流量发生波动导致燃烧系统中某一 区域的当量比脉动，进一步导致的热释放脉动将会引起燃气膨胀情况不断变化，由此产生 压力脉动现象。当压力和当量比脉动满足一定的条件时，强烈的耦合过程将会导致燃烧系 统内严重的振荡燃烧现象。 当前，国外对抑制不稳定燃烧已有一定的研究成果，发展了不稳定燃烧的被动和 主动抑制方法，其中典型的被动控制方法是采用亥姆霍兹共振器和四分之一波长管等结构 对不稳定压力脉动进行抑制，但是在其工程化的过程中面临着控制的压力脉动频率固定、 可控范围小等缺点。一种主动控制方法是，在燃烧过程中向燃烧系统中施加干扰压力信号， 这种控制方法没有考虑对燃烧系统控制后压力脉动的实际反馈情况，是一种开环控制。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种基于自回归滑动平均模型的最小 方差间接自校正控制方法，是一种带有反馈调节的闭环控制；本发明先通过燃烧系统燃油 流量供给流量信号和动态压力信号利用递推最小二乘算法对系统进行在线辨识，然后利用 最小方差间接自校正主动控制，决策每一时刻的燃油流量，以实现对燃烧系统内脉动压力 进行控制。 4 CN 111594831 A 说　明　书 2/6 页 本发明是这样实现的： 一种基于自回归滑动平均模型的燃烧不稳定主动抑制方法，主要包括在线实时系 统辨识和在线自适应闭环主动控制，该自适应闭环主动控制方法，直接控制燃烧室的燃油 供给流量，实现对燃烧室燃烧压力脉动进行控制。所述的方法具体为： 步骤一、首先在线实时测量燃烧系统内压力脉动信号，通过对燃烧系统内燃油流 量供给流量信号和动态压力信号利用递推最小二乘算法对系统进行在线辨识；对燃油供给 流量信号 和燃烧室燃烧压力脉动信号p(t)进行采集并滤波，利用递推最小二乘算法对 燃烧室系统进行在线系统辨识，实时更新系统结构参数 步骤二、利用最小方差间接自校正主动控制，控制的信号为燃烧系统内内压力脉 动信号，控制器脉动最小，决策每一时刻的燃油流量，以实现对燃烧脉动压力进行控制。 进一步，所述的步骤一中燃油供给流量信号和燃烧系统内动态压力信号采用自回 归滑动平均模型，即CARMA模型；所述的CARMA模型如下所示： 其中 式中，p(k)为输出压力离散信号， 为输入燃油量信号d为延迟时间，ξ(k)为燃 烧系统内中气流的随机扰动，a,b,c为待定参数； 将CARMA模型转化为： 进一步，所述的CARMA模型将燃烧过程中流体流动的随机扰动导致燃烧热释放脉 动进而引起的压力脉动模化为源项：C(z-1)ξ(k)，即CARMA模型中燃烧系统中的压力脉动有 两个影响项：燃油喷嘴压力脉动和燃烧系统中气流随机扰动引起的压力脉动； 由于第k个时间步的噪声ξ(k)无法预测，因此利用压力信号和估计信号进行求差 得到噪声ξ(k)的估计，所以在递推计算过程中不断对ξ(k)进行估计，递推最小二乘法表示 如下 其中 在辨识的过程中，噪声和系统参数A(z-1)、B(z-1)和C(z-1)不断估计和更新的，上式 改写成如下： 5 CN 111594831 A 说　明　书 3/6 页 进一步，所述的采用递推最小二乘法对系统进行辨识过程为：对燃烧系统振荡压 力进行采样，然后控制系统根据历史压力采样信号以及控制信号利用最小二乘法对系统参 数进行估算。 进一步，所述的步骤二为：在辨识和控制的过程中，不断对压力脉动进行实时测 量，通过递推增广最小二乘法进行在线系统辨识，得到系统参数 即A(z-1)、B(z-1)和C (z-1)，然后进行最小方差自校正控制： 根据得到的第k时间步的输入输出数据p(k)和 预测k d时刻的输出 计算误差为 根据最优d步预测输出，取性能指标 则最优预测输出满足如下 方程： 其中 上式称为单步Diophantine方程，其中 E(z-1)＝1 e z-1 …e z-h1 h     (h＝d-1) G(z-1)＝g0 g1z-1 … g z-rr     (r＝n-1) F(z-1)＝f f z-1 … f z-s0 1 s     (s＝m d-1) 在实施最小方差控制时，将控制的目标p(d k)跟随期望输出pr(k d)，根据(6)式， 最小方差控制率为 则可以根据历史的输入、输出和误差参数对当前步进行控制，得到当前步的控制 策略 进一步，所述的最小方差间接自校正控制过程为：首先根据采样信号通过最小二 乘法对控制系统参数进行实时在线辨识，计算出A、B和C，然后求解Diophantine方程计算输 出控制信号。根据最新的系统辨识的结果，使用最小方差间接自校正控制算法，求解 Diophantine方程，计算得到系统燃油流量控制信号 本发明与现有技术的有益效果在于： 本发明的模型加入了有色噪声，即将燃烧所产生的压力脉动模化为源项，相当于 本模型的噪声项；对燃烧压力信号进行实时采集，首先利用递推增广最小二乘法在线实时 计算分析模型参数，然后再设计最小方差控制律，将系统模型的辨识和控制器设计进行分 开实时计算；模型的输出信号为燃烧系统内的压力脉动，输入信号为燃油压力或者是燃烧 系统进口的压力激励信号。 6 CN 111594831 A 说　明　书 4/6 页 本发明为一种自适应闭环主动控制方法，在控制过程中综合考虑当前控制信号和 控制后压力脉动反馈信号，不断更新系统的结构参数。取燃烧系统内燃烧压力脉动的方差 为目标函数，保证压力脉动方差最小的情况下给出系统的控制信号，即燃油流量 附图说明 图1为本发明燃烧不稳定主动抑制系统结构； 图2为本发明燃烧不稳定自回归滑动平均模型结构图； 图3为本发明中采用递推最小二乘法对系统进行辨识的流程图； 图4为本发明中采用最小方差间接自校正控制的流程图； 图5为本发明中自适应闭环控制结构图。