Surge and Rotating Speed Control for Unmanned Aircraft Turbo-jet Engine

무인 항공기 터보 제트 엔진의 서지와 회전 속도 제어

In this paper, a fuzzy inference control system is proposed for a turbojet engine with fuel flow control input only. The proposed control system provides a practical fuel flow control method to prevent surge or flame out during engine acceleration or deceleration. A fuzzy logic is designed to obtain the fast acceleration and deceleration of the engine under the condition that the operating point should stay between the surge line and flame out control line. With using both engine rotating speed error and surge margin as fuzzy input variables, the desired engine rotating speed can be achieved to rapidly follow the engine control line without engine stall. Computer simulation using the MATLAB is realized to prove the proposed control performance to the turbojet engine which is linear modelized using DYGABCD program package.

본 논문에서는 연료 유량만을 제어 입력으로 하는 터보제트 엔진 제어기를 제안한다. 퍼지 기반 제어기는 무인 항공기의 가감속시 서지와 flame-out 현상이 발생되지 않도록 효율적으로 제어 입력을 생성하며, 항공기 기동시 빠른 가감속 특성을 보이며, 동작점이 서지라인과 flame-out라인 사이에 존재하도록 설계되었다. 엔진 회전 속도와 서지 여유가 퍼지 입력 변수가 되고, 신속하고 안전하게 항공기가 원하는 회전속도로 수렴할 수 있도록 제어기를 설계한다. 제안된 제어기의 성능확인을 위해 MATLAB을 사용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, DYGABCD 프로그램을 사용하여 생성된 선형 엔진 모델에 적용하여 성능을 입증하였다.