Distributed control design for parabolic evolution equations: application to compressor stall control

Hagen G.; Mezic I.; Bamieh B.

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Distributed control design for parabolic evolution equations: application to compressor stall control

机译：抛物线方程的分布式控制设计：在压缩机失速控制中的应用

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We present a theoretical study of distributed control design for semilinear parabolic nonlocal evolution equations with an application to axial compressor stall control using air injection. By taking advantage of the spatial invariance of the equations, a linear controller is constructed (following Bamieh et al.) via linear quadratic control of each Fourier mode. We derive sufficient conditions for the linear controller to stabilize the full nonlinear system. Concepts such as controller decentralization, finite-dimensional implementation, inverse-optimality, and beneficial nonlinearities are discussed. In the second part of this paper, these developments are applied to a model of axial compressor control with air injection. The unactuated model is derived following the work of Moore and Greitzer and the model coupled with air injection actuation follows the works of Behnken et al. and Weigl et al. A numerical study of the control designs is pursued and the comparison of controller performance is discussed. The techniques presented here are expected to be useful for distributed control design of a much broader class of nonlinear reaction-diffusion systems.

机译：我们目前对半线性抛物线非局部发展方程的分布控制设计进行理论研究，并将其应用到使用空气喷射的轴向压缩机失速控制中。利用等式的空间不变性，通过每个傅立叶模式的线性二次控制构造线性控制器（按照Bamieh等人的方法）。我们得出线性控制器稳定整个非线性系统的充分条件。讨论了诸如控制器分散，有限维实现，逆最优和有益非线性等概念。在本文的第二部分中，这些进展被应用于带有空气喷射的轴向压缩机控制模型。未驱动模型是根据Moore和Greitzer的工作推导出来的，模型与空气喷射致动相结合是遵循Behnken等人的工作。和Weigl等。进行了控制设计的数值研究，并讨论了控制器性能的比较。期望这里介绍的技术对于更广泛的非线性反应扩散系统的分布式控制设计很有用。

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来源
《IEEE Transactions on Automatic Control》 |2004年第8期|p.1247-1258|共12页
作者
Hagen G.; Mezic I.; Bamieh B.;
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作者单位

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类自动化系统;
关键词
Fourier transforms; compressors; control system synthesis; distributed control; linear quadratic control; multidimensional systems; nonlinear control systems; parabolic equations; reaction-diffusion systems; Fourier mode; air injection; compressor stall control; con;

机译：傅里叶变换;压缩机;控制系统综合;分布式控制;线性二次控制;多维系统;非线性控制系统;抛物线方程;反应扩散系统;傅立叶模式;注气;压缩机失速控制;con;

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