本书针对航空发动机液压伺服系统控制结构与性能正向设计问题，围绕液压伺服系统的控制结构设计、稳态参数匹配、动态性能设计与系统级工程实现展开研究。全书以线性系统状态空间方法为主要理论工具，结合液压流路稳态设计、典型子系统动态建模、频域分析和仿真验证方法，建立了从部件机理、子系统性能到液压伺服系统综合性能的系统化设计范式。
　　本书重点阐述了液压流路的节流特性、等效转换规律、流量压降约束下的设计准则，以及计量、定压、压差、分配和安全等典型子系统的控制结构与稳态参数设计方法；通过状态空间模型、频域响应和型孔图谱等工具，实现了各子系统动态响应与抗干扰性能的设计，形成了面向主燃油和加力燃油伺服系统的控制结构与性能的系统化综合正向设计方法。


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1979-1983，太原理工大学 本科 1986-1989，北京航空航天大学 硕士 1995-1998，西北工业大学 博士1998-今，北京航空航天大学能源与动力工程学院教授航空发动机控制获北航教学成果一、二等奖各一项，获国防科技进步三等奖一项，获《推进技术》终身荣誉奖，撰写研究生教材1部，专著1部，授权发明国家专利25项，发表论文200余篇，培养博士25名，硕士90余名。兼任航空发动机及燃气轮机重大专项基础研究试验、控制与测试专业组成员，两机基础科学中心控制专业组成员，中国航天三院两机重大专项技术专家，中国航发航空动力控制技术重点实验室委员，高空模拟技术重点实验室特聘专家，中国航发科技委控制系统与成附件专业委员会委员，中国航空学会自动控制专业委员会委员，中国航天三网发动机控制专业委员会委员，中国航发东安、贵州红林特聘专家，大连理工大学特聘教授，《航空动力学报》、《推进技术》、《航空发动机》编委，教育部学位中心博士硕士学位论文评审专家

目录
第一篇 液压伺服系统稳态设计原理
第1章 液压流路的基本规律
1.1 液压流路的节流原理 003
1.2 液压流路的等效转换规律 004
1.2.1 液压流路的流阻 005
1.2.2 串联流路的等效转换规律 005
1.2.3 并联流路的等效转换规律 007
1.2.4 流量与压降的稳态守恒定律 009
1.3 流量-压降约束下的流通性设计准则 009
1.3.1 可流通性判据 009
1.3.2 可流通性主导系数 010
1.4 液压流路的分解与匹配原理 012
1.4.1 液压流路的稳态工作域 012
1.4.2 串联流路的分解与匹配原理 013
1.4.3 并联流路的分解与匹配原理 015
1.5 液压流路的稳态迭代计算方法 017
1.5.1 稳态迭代求解算法 017
1.5.2 串联流路节流特性的迭代计算方法 018
1.5.3 并联流路节流特性的迭代计算方法 022
1.5.4 典型液压桥路节流特性的迭代计算方法 024
1.6 工作介质、温度与型孔几何特征对稳态计算结果的影响 027
1.6.1 工作介质物理特性的影响 027
1.6.2 节流型孔几何特征的影响 028
1.6.3 系统工作温度的影响 029
第2章 液压伺服系统控制结构设计原理
2.1 液压流路与运动活门的基本动力学方程 031
2.1.1 容腔压力动力学平衡方程 031
2.1.2 活门运动动力学平衡方程 033
2.2 被控对象的选取问题 034
2.2.1 压差子系统动力学方程 035
2.2.2 传递函数分析方法 038
2.2.3 状态空间分析方法 041
2.2.4 被控对象的选取准则 043
2.3 液压伺服系统闭环负反馈控制原理 044
2.3.1 活门运动闭环负反馈控制原理 044
2.3.2 容腔压力闭环负反馈控制原理 045
2.4 可控流路结构设计原理 049
2.4.1 单腔可控流路结构设计 049
2.4.2 串联式双腔可控流路结构设计 051
2.5 活门运动控制规律设计与实现原理 054
2.6 容腔压力控制规律设计与实现原理 055
2.6.1 控制活门设计原理 055
2.6.2 控制流路设计原理 060
2.6.3 控制流路和控制活门组合设计原理 065
第3章 典型子系统控制结构与稳态参数设计方法
3.1 计量子系统控制结构与稳态参数设计方法 069
3.1.1 确定设计需求 069
3.1.2 设计被控活门 069
3.1.3 确定设计任务 070
3.1.4 设计控制方案 071
3.1.5 设计位置控制器 071
3.1.6 设计液压原理结构 073
3.1.7 设计稳态参数 075
3.2 定压子系统控制结构与稳态参数设计方法 077
3.2.1 确定设计需求 078
3.2.2 设计被控流路 078
3.2.3 确定设计任务 079
3.2.4 设计控制方案 080
3.2.5 设计压力控制器 080
3.2.6 设计液压原理结构 082
3.2.7 设计稳态参数 082
3.3 压差子系统控制结构与稳态参数设计方法 084
3.3.1 确定设计需求 084
3.3.2 设计被控流路 085
3.3.3 确定设计任务 085
3.3.4 设计控制方案 086
3.3.5 设计压力控制器 090
3.3.6 设计液压原理结构 099
3.3.7 设计稳态参数 104
3.4 分配子系统控制结构与稳态参数设计方法 111
3.4.1 确定设计需求 112
3.4.2 设计被控流路 112
3.4.3 确定设计任务 112
3.4.4 设计控制方案 113
3.4.5 设计压力控制器 114
3.4.6 设计液压原理结构 116
3.4.7 设计稳态参数 118
3.5 安全子系统控制结构与稳态参数设计方法 121
3.5.1 确定设计需求 121
3.5.2 设计被控流路 122
3.5.3 确定设计任务 122
3.5.4 设计控制方案 123
3.5.5 设计压力控制器 123
3.5.6 设计液压原理结构 124
3.5.7 设计稳态参数 124
第二篇 液压伺服系统动态设计原理
第4章 计量子系统动态性能设计方法
4.1 单腔控制计量子系统PID动态响应控制方法 129
vi 航空发动机液压伺服系统控制设计原理
4.1.1 线性模型建立 129
4.1.2 频域特性分析 132
4.1.3 PID控制器参数频域响应动态设计方法 135
4.1.4 单腔控制计量子系统稳态动态性能设计 136
4.1.5 单腔控制计量子系统稳态动态性能仿真 139
4.2 双腔控制计量子系统PID动态响应控制方法 140
4.2.1 线性模型建立 141
4.2.2 频域特性分析 145
4.2.3 双腔控制计量子系统稳态动态性能设计 147
4.2.4 双腔控制计量子系统稳态动态性能仿真 149
第5章 定压子系统动态性能设计方法
5.1 线性模型建立 151
5.1.1 定压流路线性模型 151
5.1.2 镇定控制器线性模型 152
5.1.3 系统线性模型 153
5.2 频域特性分析 154
5.2.1 回路传递函数计算 154
5.2.2 转折频率计算 157
5.2.3 参数设计策略 157
5.2.4 闭环稳定性条件 159
5.3 频域响应动态设计方法 160
5.3.1 稳态点动态特征参数设计 160
5.3.2 系统级动态特征参数设计 161
5.3.3 稳态性能约束条件 162
5.3.4 初始结构参数设计 163
5.4 型孔图谱设计方法 163
5.4.1 规则型孔图谱提取方法 163
5.4.2 型孔图谱设计原理 168
5.4.3 组合型孔图谱设计方法 168
5.5 频域响应图谱设计平台 169
5.5.1 平台设计方案 170
5.5.2 平台设计实例 171
5.6 定压子系统稳态动态性能设计 172
5.6.1 稳态设计 172
5.6.2 动态设计 173
5.7 定压子系统稳态动态性能仿真 177
5.7.1 进口油源压力扰动性能仿真 177
5.7.2 控制容腔压力扰动性能仿真 178
第6章 压差子系统动态性能设计方法
6.1 执行式压差子系统频域响应图谱设计方法 182
6.1.1 线性模型建立 182
6.1.2 频域特性分析 188
6.1.3 频域响应图谱设计方法 197
6.1.4 执行式压差子系统稳态动态性能设计 202
6.1.5 执行式压差子系统稳态动态性能仿真 212
6.2 回油式压差子系统频域响应图谱选型方法 214
6.2.1 线性模型建立 215
6.2.2 频域特性分析 221
6.2.3 频域响应图谱选型方法 230
6.2.4 回油式压差子系统稳态动态性能设计 233
6.2.5 回油式压差子系统稳态动态性能仿真 242
第7章 其他典型子系统动态性能设计方法
7.1 单级分配子系统频域响应图谱选型方法 247
7.1.1 线性模型建立 247
7.1.2 频域特性分析 249
7.1.3 频域响应图谱选型方法 253
7.1.4 单级分配子系统稳态动态性能设计 255
7.1.5 单级分配子系统稳态动态性能仿真 260
7.2 安全子系统频域响应图谱设计方法 262
7.2.1 线性模型建立 262
7.2.2 频域特性分析 264
7.2.3 频域响应图谱设计方法 268
7.2.4 安全子系统稳态动态性能设计 270
7.2.5 安全子系统稳态动态性能仿真 274
第三篇 航空发动机典型燃油伺服系统控制结构与性能设计
第8章 主燃油伺服系统控制结构与性能设计
8.1 主燃油伺服系统控制结构设计 279
8.1.1 各子系统可控流路结构设计 280
8.1.2 各子系统控制方案设计 282
8.1.3 各子系统液压原理结构设计 284
8.1.4 主燃油伺服系统液压原理结构设计 288
8.2 主燃油伺服系统总体性能设计 289
8.2.1 总体性能设计与分解方法 289
8.2.2 总体性能设计与分解 291
8.3 主燃油伺服系统稳态动态性能设计方法 293
8.3.1 分配子系统稳态动态设计算法 293
8.3.2 计量子系统稳态动态设计算法 293
8.3.3 压差子系统稳态动态设计算法 295
8.3.4 定压子系统稳态动态设计算法 296
8.3.5 安全子系统稳态动态设计算法 296
8.3.6 燃油泵流量稳态设计算法 297
8.4 主燃油伺服系统稳态动态性能设计 298
8.4.1 分配子系统稳态动态性能设计 298
8.4.2 计量子系统稳态动态性能设计 300
8.4.3 压差子系统稳态动态性能设计 301
8.4.4 定压子系统稳态动态性能设计 305
8.4.5 安全子系统稳态动态性能设计 306
8.4.6 燃油泵稳态性能设计 306
8.5 主燃油伺服系统稳态动态性能仿真 308
8.5.1 伺服跟踪性能仿真 309
8.5.2 抗干扰性能仿真 313
第9章 加力燃油伺服系统控制结构与性能设计
9.1 加力燃油伺服系统控制结构设计 317
9.1.1 各子系统可控流路结构设计 317
9.1.2 各子系统控制方案设计 319
9.1.3 各子系统液压原理结构设计 321
9.1.4 加力燃油伺服系统液压原理结构设计 325
9.2 加力燃油伺服系统总体性能设计 326
9.3 加力燃油伺服系统稳态动态性能设计方法 327
9.3.1 分配子系统稳态动态设计算法 328
9.3.2 计量子系统稳态动态设计算法 332
9.3.3 压差子系统稳态动态设计算法 332
9.3.4 定压子系统稳态动态设计算法 333
9.3.5 安全子系统稳态动态设计算法 333
9.3.6 燃油流量稳态设计算法 334
9.4 加力燃油伺服系统稳态动态性能设计 334
9.4.1 分配子系统稳态动态性能设计 335
9.4.2 计量子系统稳态动态性能设计 339
9.4.3 压差子系统稳态动态性能设计 340
9.4.4 定压子系统稳态动态性能设计 344
9.4.5 安全子系统稳态动态性能设计 345
9.4.6 燃油泵稳态性能设计 345
9.5 加力燃油伺服系统稳态动态性能仿真 347
9.5.1 伺服跟踪性能仿真 348
9.5.2 抗干扰性能仿真 351
参考文献 355
附录 状态空间建模与AMESim线性化方法
附录A 状态空间的基本概念和推导方法 357
附录B 状态空间方法在运动活门和容腔线性建模中的应用 358
附录C 在AMESim环境下的线性化流程 363