[發明專利]基于飛參數據辨識的航空燃氣渦輪發動機建模方法

有效

• 申請號: 201911241979.0
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110889239B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 季春生;田迪;柳亞冰;喬伯真;張騰飛
• 申請（專利權）人: 中國航發控制系統研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅

1.一種基于飛參數據辨識的航空燃氣渦輪發動機建模方法，其特征是，所述建模方法包括如下步驟：

步驟1、建立航空燃氣渦輪發動機的模型，所述航空燃氣渦輪發動機的模型包括積分環節(100)、比例環節(200)以及加法環節(300)，航空燃氣渦輪發動機模型的輸入為供油量WFr，航空燃氣渦輪發動機模型的輸出為低壓轉子換算轉速N1r，供油量WFr、比例環節(200)輸出的不同狀態點供油量WFr_S經過加法環節(300)后得到作為積分環節(100)的輸入量dWFr，積分環節(100)根據dWFr能得到低壓轉子換算轉速N1r，航空燃氣渦輪發動機模型的等效傳遞函數為其中，Ke為比例環節(200)的比例系數，A為積分環節(100)的環節增益；

步驟2、提取飛參數據中穩態點，所述每個狀態點的穩態數據包括低壓轉子轉速N1的平均值、供油量WF的平均值、發動機進口總壓P1t的平均值以及發動機進口總溫T1t的平均值；

步驟3、提取飛參數據中動態點對應的動態數據，所述動態數據為從油門桿PLA開始動作，到高壓轉子轉速N2穩定最終值2％范圍內的時間段的數據；

步驟4、根據上述獲取的穩態點對比例環節(200)的比例系數Ke進行辨識；

所述步驟4包括如下步驟：

步驟4.1、按如下相似換算，得到每個試驗轉速點的低壓轉子換算轉速N1r、換算燃油流量WFr：

步驟4.2、將各低壓轉子轉速N1轉速下換算后的數據N1r、換算燃油流量WFr進行匯總整合，形成二維插值表TBL_WFr_N1r；其中二維插值表TBL_N1r_WFr的橫坐標為地面點從慢車狀態到最大狀態的換算燃油WFr，縱坐標為從慢車狀態到最大狀態的低壓轉子換算轉速N1r，該二維插值表表征傳遞函數中的Ke；二維插值表TBL_N1r_WFr和TBL_WFr_N1r互為逆關系，即橫坐標與縱坐標互換，表征1/Ke；

步驟5、根據上述提取的動態點對積分環節(100)的環節增益A進行辨識，以得到環節增益A'；

步驟5.1、根據相似換算，得到每段動態數據的低壓轉子換算轉速N1r、換算燃油流量WFr：

步驟5.2、將換算燃油流量WFr輸入到步驟1中的航空燃氣渦輪發動機的模型中，以得到航空燃氣渦輪發動機的模型在各個動態點的響應輸出，然后和步驟3中的動態數據比較，通過動態調整環節增益的值，逼近擬合，使航空燃氣渦輪發動機的模型的輸出和步驟3中的動態數據的誤差滿足要求，得到當前點的環節增益A'；

步驟5.3、重復步驟5.1以及步驟5.2，以得到不同動態點相對應的環節增益A'；

步驟6、將步驟5得到辨識結果環節增益A'、低壓轉子換算轉速N1r、發動機進口總壓P1t、發動機進口總溫T1t作為訓練樣本，建立最小二乘支持向量機模型LSSVR，將低壓轉子換算轉速N1、發動機進口總壓P1t以及發動機進口總溫T1t輸入至最小二乘支持向量機模型LSSVR內，能得到積分環節(100)的環節增益A；

步驟7、根據上述辨識結果以及前一周期的低壓轉子轉速N1、供油量WF、發動機進口總壓P1t與發動機進口總溫T1t，執行模型的計算，以完成航空燃氣渦輪發動機建模；

所述步驟7包括如下步驟：

步驟7.1、將前一周期的輸出低壓轉子轉速N1、發動機進口總壓P1t、發動機進口總溫T1t，輸入到最小二乘支持向量機模型LSSVR模型中，得到該狀態對應的積分環節的環節增益A；

步驟7.2、根據模型前一周期的輸出，查表TBL_N1r_WFr得到狀態對應的穩態燃油WFr_S；

步驟7.3、實際進入發動機模型的燃油WF根據如下公式計算得到換算燃油WFr：

步驟7.4、WFr減去WFr_S，得到dWFr；

步驟7.5、dWFr經過積分環節A/s得到需要的N1r。