[發明專利]一種挖掘航空發動機的加速潛能的控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310314749.9
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103452674A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李杰;樊丁;李剛;李曉輝;林海;陳金平
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: F02C9/28
• 分類號: F02C9/28;F02C9/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種挖掘航空發動機的加速潛能的控制系統，其特征在于：包括航空發動機、用于控制航空發動機的全權限數字電子控制器以及用于為全權限數字電子控制器提供最優控制策略的機載計算機；航空發動機上安裝有轉速傳感器、溫度傳感器以及壓力傳感器，各傳感器的輸出端分別與全權限數字電子控制器和機載計算機相連；機載計算機的輸出端與全權限數字電子控制器相連；全權限數字電子控制器根據最優控制策略通過電磁閥組件控制航空發動機。

2.根據權利要求1所述的挖掘航空發動機的加速潛能的控制系統，其特征在于：所述的機載計算機內設置有處理器模塊、優化控制器以及發動機非線性實時數學模型；所述優化控制器與發動機非線性實時數學模型相交互。

3.根據權利要求2所述的挖掘航空發動機的加速潛能的控制系統，其特征在于：所述的優化控制器包括加速尋優控制算法模塊、優化控制目標模塊、安全約束模塊以及物理約束模塊；所述加速尋優控制算法模塊通過調用發動機非線性實時數學模型，并根據優化控制目標模塊、安全約束模塊以及物理約束模塊為全權限數字電子控制器提供最優控制策略。

4.根據權利要求1所述的挖掘航空發動機的加速潛能的控制系統，其特征在于：所述的電磁閥組件分別通過幾何位置調節組件和主燃油控制組件與航空發動機相連。

5.一種采用權利要求1至4任意一項所述的挖掘航空發動機的加速潛能的控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）對航空發動機的主燃燒室燃油流量WFM、航空發動機尾噴口喉部面積A₈、航空發動機風扇進口導流葉片轉角α₁、航空發動機高壓壓氣機可調靜子葉片轉角α₂進行浮點數編碼，隨機生成一個由若干個個體組成的群體，所述的個體由分別進行編碼后的WFM、A₈、α₁和α₂組成；

2）優化控制器調用發動機非線性實時數學模型計算步驟1）中得到的每個個體適應度，并按照適應度大小由高到低的順序排列步驟1）中得到的個體，按照排列順序，由高至低選出排名在前5%～40%的個體，同時由低至高選出排名在后5%～40%的個體；

將選出的排名在前5%～40%的個體直接保留到下一代，同時直接將排名在后5%～40%的個體從群體中移除；

從排名在前5%～40%的個體中隨機選擇“雙親”，然后進行交叉操作，生成新的個體，用生成的新的個體，取代被移除的個體；

3）設有一個個體為：X＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T，x₁,x₂,x₃,x₄分別表示組成該個體的發動機參數WFM、A₈、α₁和α₂，若其在x_k（k=1、2、3或4）點發生變異，x_k的取值范圍為[x_kmin,x_kmax]，其中，x_kmin和x_kmax分別為在現有物理裝置的條件下x_k能取到的最小值和最大值，則個體中的x_k被x′_k取代，根據所設計非均勻變異操作方法，在發生變異后，

xk′=xk+γ(xkmax-xkmin)α,ifr=0xk-γ(xkmax-xkmin)α,ifr=1]]>

式中，r為計算機隨機產生一個數值，該值為0或1；γ為在[0,1]范圍內服從均勻概率分布的一個隨機數，γ(x_kmax-x_kmin)α為施加在x_k上的一個噪聲信號，其均值為0；α是這個噪聲信號的標準偏差系數，當x′_k小于x_kmin或者大于x_kmax時，令其值分別為x_kmin和x_kmax；x_k的噪聲標準偏差是Sd，則：

Sd＝α(x_kmax-x_kmin)；

4）經過步驟2）和步驟3）的操作之后，形成下一代種群，下一代種群再進行步驟2）和步驟3）的操作，再形成新一代種群，反復進行，直到進化代數G≥G_t之后，遺傳算法停止，得到適應度最高的個體，其中，G為當前進化代數，G_t為最大進化代數，3≤G_t≤100；

5）將步驟4）得到的適應度最高的個體輸入至標準SQP算法中，并將其作為SQP算法的初始點求取最終的最優控制參數，然后將最優控制參數輸入至航空發動機的全權限數字電子控制器中，全權限數字電子控制器根據最優控制參數控制航空發動機。