論文の概要: Koopman-Based Nonlinear Identification and Adaptive Control of a Turbofan Engine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.01730v1
• Date: Thu, 02 Apr 2026 07:51:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-03 14:21:10.595419
• Title: Koopman-Based Nonlinear Identification and Adaptive Control of a Turbofan Engine
• Title（参考訳）: クープマンによるターボファンエンジンの非線形同定と適応制御
• Authors: David Grasev,
• Abstract要約: 本論文では,2輪ターボファンエンジンの多変量制御に対するクープマン演算子に基づくアプローチについて検討する。 物理に基づくコンポーネントレベルモデルを開発し、トレーニングデータを生成し、コントローラを検証する。 スプール速度とEPRの2つの制御戦略について,海面および様々な飛行条件下で評価した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: This paper investigates Koopman operator-based approaches for multivariable control of a two-spool turbofan engine. A physics-based component-level model is developed to generate training data and validate the controllers. A meta-heuristic extended dynamic mode decomposition is developed, with a cost function designed to accurately capture both spool-speed dynamics and the engine pressure ratio (EPR), enabling the construction of a single Koopman model suitable for multiple control objectives. Using the identified time-varying Koopman model, two controllers are developed: an adaptive Koopman-based model predictive controller (AKMPC) with a disturbance observer and a Koopman-based feedback linearization controller (K-FBLC), which serves as a benchmark. The controllers are evaluated for two control strategies, namely configurations of spool speeds and EPR, under both sea-level and varying flight conditions. The results demonstrate that the proposed identification approach enables accurate predictions of both spool speeds and EPR, allowing the Koopman model to be reused flexibly across different control formulations. While both control strategies achieve comparable performance in steady conditions, the AKMPC exhibits superior robustness compared with the K-FBLC under varying flight conditions due to its ability to compensate for model mismatch. Moreover, the EPR control strategy improves the thrust response. The study highlights the applicability of Koopman-based control and demonstrates the advantages of the AKMPC-based framework for robust turbofan engine control.
• Abstract（参考訳）: 本論文では,2輪ターボファンエンジンの多変量制御に対するクープマン演算子に基づくアプローチについて検討する。 物理に基づくコンポーネントレベルモデルを開発し、トレーニングデータを生成し、コントローラを検証する。 スプール・スピード・ダイナミックスとエンジン圧力比(EPR)の両方を正確に捉え、複数の制御目的に適した1つのクープマンモデルの構築を可能にするコスト関数を備えたメタヒューリスティック拡張動的モード分解法を開発した。 AKMPC(Adaptive Koopman-based model predictive controller)とK-FBLC(K-FBLC)の2つのコントローラを開発した。 制御器は、スプール速度の設定と、海面および様々な飛行条件下でのEPRの2つの制御戦略で評価される。 その結果,提案手法はスプール速度とEPRの両方の正確な予測を可能にし,クープマンモデルを異なる制御定式化に対して柔軟に再利用できることが示唆された。 両制御戦略は安定した条件下で同等の性能を達成するが、AKMPCはモデルミスマッチを補う能力のため、様々な飛行条件下でのK-FBLCよりも優れた堅牢性を示す。 さらに、EPR制御戦略はスラスト応答を改善する。 この研究は、クープマンベース制御の適用性を強調し、AKMPCベースの頑健なターボファンエンジン制御の利点を実証する。

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