소형 터보제트엔진의 동적모사와 성능향상을 위한 LQR 제어

A Dynamic Simulation and LQR Control for Performance Improvement of Small Turbojet Engine

소형 터보제트엔진에 대하여 다양한 대기조건에 대하여 DYNGEN을 이용하여 비선형 동적모사를 수행하였다. 블리드 공기량의 변화가 엔진의 성능에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 성능 향상을 위한 제어기 구성에 앞서 실시간 선형모델을 구하였으며 엔진로터 회전수의 변화에 따른 시스템행렬들의 적합한 변화를 통해 비선헝 모사의 결과에 매우 근접하는 결과를 얻었다. 최적의 LQR 제어기를 구성하는데 있어, 연료유량만을 제어입력으로 고려한 경우와 연료유량과 블리드 공기를 동시에 제어입력으로 고려한 경우의 제어 결과 비교를 통해 단일 입력보다는 다변수 입력을 고려했을 때 연구 대상 엔진이 더 우수한 성능을 발휘함을 알았다.

A nonlinear dynamic simulation was performed by using DYNGEN program with various environmental conditions. It was observed that the effect of the bleed air flow rate changed to overall engine performance. The real time linear model which was a function of rpm was resulted to be close to nonlinear simulation results. For optimal LQR controller, it was considered only fuel flow rate or both fuel flow rate and bleed air rate as inputs. In the comparison of both results, the LQR controller with multi input had better performance than that with single input.