[發明專利]用于對飛機電力系統進行高保真度建模的方法

有效

• 申請號: 201310467084.5
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103823915B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 黃豪;X.賈
• 申請（專利權）人: 通用電氣航空系統有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;湯春龍

本發明公開一種對飛機的電力系統進行高保真度建模的方法，所述方法包括：確定所述電力系統的電氣、機械、熱和EMI特性；使用至少一個基于電路的解算器對至少一個所述電氣特性進行建模；以及與所述基于電路的解算器實時同步地使用基于場的解算器來對其余的電氣、機械、熱和EMI特性進行建模。

技術領域

本發明涉及一種對飛機電力系統進行建模的方法。

背景技術

新飛機電力系統的設計、開發和驗證可能導致成本和前置時間(1ead times)增加，因為飛機電力負載、相關控制和保護的復雜性較高，并且此類系統對其要求也較高。較高成本和前置時間使得新飛機以及舊飛機升級變得難以承受。因此，飛機的傳統設計、開發和驗證方法的可行性日益降低。

目前，傳統的傳統電力系統開發方法需要將設計、建模、構造、測試和修改過程重復多次。這些重復過程進一步增加了開發的成本和時間，導致預算過大并且日程延后。通常，需要重復多次是因為設計模型缺少足夠的保真度，因此無法準確預測設計的輸出。

硬件在環(Hardware-in-the-Loop：HWIL)方法越來越多地被用于設計和開發飛機系統、子系統和部件，因為所述方法可以用于預測系統中的子系統和部件的性能，而無需構造這些子系統和部件。但是，為了使方法有效，還需要滿足兩個條件。一個是，HWIL方法中的模型必須是實時的；另一個是，模型必須具有足夠的保真度。憑借著現有可用的方法，這兩個要求無法同時滿足。為了實現實時性，就必須犧牲模型的保真度和精度，或者反過來，獲得較大的模型保真度和精度是以計算時間為代價的。這些權衡會大幅限制HWIL方法的有效性。

發明內容

本發明的一方面涉及一種對飛機的電力系統進行建模的方法。所述方法包括：確定所述電力系統的電氣、機械、熱和EMI特性；使用至少一個基于電路的解算器對至少一個所述電氣特性進行建模；以及與所述基于電路的解算器同步使用基于場的解算器來對其余的電氣、機械、熱和EMI特性進行建模。

作為優選，所述基于場的解算器是有限元方法，所述方法包括：啟動有限元系統的網格；形成矩陣，所述矩陣代表指示所述電力系統的所述特性的狀態的多個方程；以及使用稀疏線性方程解算器解答所述矩陣。

作為優選，所述有限元方法是以下其中至少一項：有限元分析(FEA)、有限差分分析(FDA)和有限邊界分析(FBA)。

作為優選，所述至少一個所述電氣特性包括電力電子設備。

作為優選，要建模的所述電力系統是以下其中一項：電機、變壓器、觸點和電力電子設備。

作為優選，所述使用至少一個基于電路的解算器和使用基于場的解算器的步驟在基于GPGPU的超級計算系統上執行。

作為優選，第一基于電路的解算器代表直流到交流轉換器。

作為優選，第一基于電路的解算器代表交流到交流轉換器。

作為優選，第二基于電路的解算器代表交流到直流轉換器。

作為優選，第二基于電路的解算器代表交流到交流轉換器。

作為優選，進一步包括以下步驟：核對(collating)所述基于電路的解算器和所述基于場的解算器的輸出。

作為優選，進一步包括以下步驟：基于所述輸出實際設計、測試、鑒定和／或驗證所述電力系統。

附圖說明

在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的混合組合場和電路建模方法的方框圖。

圖2是現有技術中基于GPGPU的硬件架構的圖解，可以在所述架構上實施本發明的建模方法。