[發明專利]一種航空發動機低壓軸轉速的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201910555152.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN112127999B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 張園鎖;呂曉武;陶金偉;李運華;劉濤
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F02C9/44
• 分類號: F02C9/44;F02C9/26
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李港

本發明提供一種航空發動機低壓軸轉速的控制方法，包括：采集低壓軸轉速、多個融合主參數和融合輔參數，所述融合主參數包括高壓壓氣機入口溫度、高壓壓氣機出口溫度、高壓壓氣機出口靜壓、渦輪排氣溫度，所述融合輔參數包括高壓軸轉速；根據所述高壓軸轉速從卡爾曼增益變化表中確定卡爾曼增益系數；采用擴展卡爾曼濾波融合算法根據所述融合主參數和卡爾曼增益系數估算低壓軸轉速估計值；判斷低壓軸轉速傳感器是否存在故障，在所述低壓軸轉速傳感器存在故障時輸出低壓軸轉速估計值為轉速反饋值，在所述低壓軸轉速傳感器不存在故障時輸出低壓軸轉速測量值為轉速反饋值；根據所述轉速反饋值和轉速期望值調整燃油量，直至所述轉速反饋值達到所述轉速期望值。

技術領域

本發明主要涉及航空發動機領域，尤其涉及一種航空發動機低壓軸轉速的控制方法及裝置。

背景技術

航空發動機的工程應用領域，當傳感器(如轉速、落壓比等)出現故障時，需要根據正常的傳感器采集的參數進行融合估算出故障傳感器的參數。

現有技術中，對主要被控參數的常用融合方法是利用試驗總結的發動機信號之間關系表或擬合公式，即通過能夠測量的參數(如溫度、壓力等)作為輸入，通過關系表或公式插值計算需要估計的參數，根據被估計的參數作為被控量實現控制，這種方式是閉環控制方法，控制精度不佳，并帶來了動態性能的損失。

另一種方式通過改變控制規律(如風扇轉速信號故障，則采用比較保守或者降級的核心機的轉速進行控制)，同樣這種方式更為明顯地降低了發動機控制的性能。再或者，關閉信號出故障的發動機，由其它的發動機完成飛機推力提供的任務。

總之，發動機故障的產生降低了整個飛機的飛行安全性，目前采用的融合算法或者切換控制規律的方式一定程度上補償了安全性，但是給飛機的動態性能帶來了較大的損失。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種航空發動機低壓軸轉速的控制方法及裝置，以在保證飛機飛行安全的前提下，避免對飛機的動態性能帶來較大的損失。

為解決上述技術問題，本發明的一方面提供了一種航空發動機低壓軸轉速的控制方法，包括：采集低壓軸轉速N1、多個融合主參數和融合輔參數，所述融合主參數包括高壓壓氣機入口溫度T25、高壓壓氣機出口溫度T3、高壓壓氣機出口靜壓Ps3、渦輪排氣溫度EGT，所述融合輔參數包括高壓軸轉速N2；根據所述高壓軸轉速N2從卡爾曼增益變化表中確定卡爾曼增益系數KF_G；采用擴展卡爾曼濾波融合算法根據所述融合主參數和卡爾曼增益系數KF_G估算低壓軸轉速估計值N1fusion；判斷低壓軸轉速傳感器是否存在故障，在所述低壓軸轉速傳感器存在故障時輸出低壓軸轉速估計值N1fusion為轉速反饋值，在所述低壓軸轉速傳感器不存在故障時輸出低壓軸轉速測量值N1為轉速反饋值；根據所述轉速反饋值和轉速期望值調整燃油量，直至所述轉速反饋值達到所述轉速期望值。

在本發明的一實施例中，根據所述高壓軸轉速N2從卡爾曼增益變化表中確定卡爾曼增益系數KF_G的步驟包括：處理所述高壓軸轉速N2生成高壓轉子換算轉速N2r25；根據所述高壓轉子換算轉速N2r25從卡爾曼增益變化表中確定卡爾曼增益系數KF_G。

在本發明的一實施例中，采用全參數擴展卡爾曼濾波融合算法根據所有主參數估算低壓軸轉速N1fusion。

在本發明的一實施例中，還包括：判斷采集主參數的傳感器是否存在故障；在采集主參數的所有傳感器均無故障時選擇全參數擴展卡爾曼濾波融合算法；在至少一采集主參數的傳感器出現故障時選擇對應的差參數擴展卡爾曼濾波融合算法。

在本發明的一實施例中，所述差參數擴展卡爾曼濾波融合算法包括三參數、雙參數和單參數擴展卡爾曼濾波融合算法。