[發(fā)明專利]大涵道比民航發(fā)動機性能診斷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711365259.6
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107977526B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘詩勝;林琳;付旭云;譚治學(xué);張永健
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌;譚輝

1.一種大涵道比民航發(fā)動機性能診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

模型訓(xùn)練步驟、采用非線性方法對發(fā)動機各個氣路單元體進行單獨建模并組建為發(fā)動機整機穩(wěn)態(tài)模型，并利用健康發(fā)動機的觀測數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行訓(xùn)練；

性能診斷步驟、通過滑動窗口采樣方法獲得待診斷發(fā)動機的氣路參數(shù)的觀測值，基于所述發(fā)動機整機穩(wěn)態(tài)模型，利用改進的無跡卡爾曼濾波的觀測方程對待診斷發(fā)動機的氣路參數(shù)的觀測值進行濾波，得到用于評估單元體衰退程度的多個單元體衰退因子；

所述模型訓(xùn)練步驟包括以下步驟：

(1)通過以下非線性函數(shù)對發(fā)動機各個氣路單元體建立非線性函數(shù)仿真模型：

式中，f_η、f_w、f_π分別為多項式擬合函數(shù)，α_η、α_w、α_π分別為三個函數(shù)的多項式系數(shù)，η代表絕熱效率，w代表相似流量，π代表壓比，N_c代表相似轉(zhuǎn)速，P_in代表進口壓力，用以修正雷諾數(shù)效應(yīng)的影響，γ為氣體絕熱系數(shù)，用于修正變比熱過程誤差，μ為單元體控制量；

(2)將發(fā)動機各個氣路單元體的非線性函數(shù)仿真模型組裝為發(fā)動機整機穩(wěn)態(tài)模型，并利用健康發(fā)動機的觀測數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行訓(xùn)練，目標(biāo)函數(shù)為：

s.t.E(U)＝0

式中，為第i個飛行記錄樣本，為所有樣本的集合，N為樣本個數(shù)，Δb_j代表仿真模型的輸出與實測數(shù)據(jù)的預(yù)測誤差，K代表實測參數(shù)的個數(shù)；為不同計算方法對不可測變量做出的預(yù)測結(jié)果之間的差值，C代表此類變量的個數(shù)；w_j和w_n代表各代數(shù)項的權(quán)重；R(·)為正則項；E為發(fā)動機穩(wěn)態(tài)運行約束條件集合；

所述性能診斷步驟包括：

(1)定義系統(tǒng)的工況矢量β、觀測矢量y和狀態(tài)矢量x為：

x＝[Δη_LPC,Δw_HPC,Δη_HPC,Δη_HPT,Δη_LPT]^T

其中，為飛行記錄樣本；Δη_LPC為LPC效率衰退因子，Δw_HPC為HPC流量衰退因子，Δη_HPC為HPC效率衰退因子，Δη_HPT為HPT效率衰退因子，Δη_LPT為LPT效率衰退因子；Z_alt為飛行高度，M_n為馬赫數(shù)，N₁為低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，T₂為進氣道總溫，EGT為發(fā)動機排氣溫度，N₂為高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，W_FF為燃油流量；

(2)構(gòu)建如下改進的無跡卡爾曼濾波的觀測方程：

其中，Y^(t)＝[(g(x^(t),β^(t-τ+1)))；…；(g(x^(t),β^(t)))]為3τ維的增廣觀測向量，τ為濾波算法的滑動采樣窗口寬度；x^(t)，y^(t)分別代表t時刻的單元體衰退因子和氣路參數(shù)的觀測值，g(·)代表所述模型訓(xùn)練步驟中獲得的發(fā)動機整機穩(wěn)態(tài)模型，f(·)為t時刻的單元體衰退因子向t+1時刻轉(zhuǎn)變的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，G(·)是發(fā)動機整機穩(wěn)態(tài)模型g(·)在t-τ+1至t時刻的輸出矢量的串聯(lián)矢量，v和ε分別表示系統(tǒng)狀態(tài)誤差和觀測誤差；

(3)利用改進的無跡卡爾曼濾波的觀測方程對待診斷發(fā)動機的氣路參數(shù)的觀測值進行濾波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大涵道比民航發(fā)動機性能診斷方法，其特征在于，所述性能診斷步驟還包括：根據(jù)飛機巡航馬赫數(shù)和起飛重量對風(fēng)扇的流量衰退因子進行計算。