东北大学马丹获国家专利权
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龙图腾网获悉东北大学申请的专利一种Rijke管热声不稳定边界比例控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115903471B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211196183.X,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种Rijke管热声不稳定边界比例控制方法是由马丹;邢瑀倩;陶洋;李瑶珀设计研发完成,并于2022-09-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种Rijke管热声不稳定边界比例控制方法在说明书摘要公布了:本发明设计了一种Rijke管热声不稳定边界比例控制方法;建立热放模型和气体动态方程级联的Rijke管PDE模型;提出利用Rijke管上端压力及下端声速作为输出的边界比例型控制,使热声不稳定系统达到指数稳定,相对于反步控制方法,选取更易于测量的反馈量而不是全状态测量,选择了易于实现的比例控制,为实际中应用带来了便利;从理论上严格给出了保证系统指数稳定的充分条件,并将该条件转化为更易于求解的充要条件;针对系统指数稳定衰减最快时的边界反馈控制参数优化问题,将上述条件转化为一个非线性规划问题求解,给出了控制参数的最优设计方案。本发明提出的燃烧室热声不稳定现象的边界比例控制方法是可行,有效的,能够达到抑制热声不稳定现象的要求。
本发明授权一种Rijke管热声不稳定边界比例控制方法在权利要求书中公布了:1.一种Rijke管热声不稳定边界比例控制方法,其特征在于,具体包括以下步骤: 步骤1:针对揭示热声不稳定现象的典型装置Rijke管,根据管内气体的质量守恒、动量守恒及能量守恒,建立速度波动和压力波动偏微分方程描述的数学模型; 步骤1.1:首先将Rijke管热声不稳定系统模型表示为偏微分方程与Heckl热放模型级联的系统,如下所示: 其中,Lw为热源的电阻丝的长度,dw为热源的电阻丝的直径,Tw为热源的电阻丝温度,T为气体温度,A为管子的横截面积,k为空气的热导率,cv为定压比热容,pt,x表示无量纲化的气体压力,vt,x表示无量纲化的气体速度,t∈[0,+∞表示无量纲化的时间,x∈[0,1]是无量纲化的管子中任意的位置,xf为热源在管中的位置,表示压力的标称值,即稳态状态;γ代表绝热常数; 步骤1.2:将Rijke管系统模型通过黎曼变换后得到: 黎曼变换即对上述的级联系统中的速度波动vt,x和压力波动pt,x进行解耦; 接着,通过对α函数进行处理通过以下式子定义系统新的状态变量: α1t,x=R1t,x,x∈[0,xf] α2t,x=R2t,x,x∈[0,xf] α3t,x=R1t,x,x∈[xf,1] α4t,x=R2t,x,x∈[xf,1] 并且定义: 于是,将上述微分方程与Heckl热放模型级联的系统转换成了如下的偏微分系统: 并且其边界条件为: α1t,0=-α2t,0+2Ut α2t,1=c2α1t,1+1-c2α4t,1 α3t,1=1+c2α1t,1-c2α4t,1 α4t,0=wα3t,0 其中,便于简化书写, ZL0为常值声阻抗; 步骤2:对于步骤1得到的偏微分数学模型来设计边界比例控制器; 步骤3:对步骤2设计的边界比例控制器的参数进行设计及优化。
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