[發(fā)明專利]航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)在線辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010050859.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111240202B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金鑫;楊亮東;宋志平;耿佳;陳雪峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發(fā)明公開(kāi)了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)在線辨識(shí)方法，方法包括以下步驟：傳感器測(cè)量電液伺服系統(tǒng)輸入x[n]和輸出d[n]，估計(jì)電液伺服系統(tǒng)輸入x[n]和輸出d[n]的均方值，基于所述均方值，利用指數(shù)平滑法估計(jì)濾波器補(bǔ)償因子g[n]，利用IIR濾波器作為在線辨識(shí)的模型，系統(tǒng)輸出為根據(jù)所述濾波器補(bǔ)償因子g[n]計(jì)算系統(tǒng)的補(bǔ)償輸出d′[n]＝d[n]/g[n]以及補(bǔ)償誤差e′[n]＝d′[n]?y[n]，參數(shù)向量進(jìn)行參數(shù)自適應(yīng)更新w_n+1＝w_n+2μ·e′[n]·[β_nα_n]^T，參數(shù)更新完成后，濾波器經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的實(shí)際輸出為y′[n]＝g[n]y[n]，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的濾波器參數(shù)為

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)在線辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，電液伺服系統(tǒng)是重要的組成部分，負(fù)責(zé)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給、導(dǎo)葉角度控制、噴口面積控制。對(duì)電液伺服系統(tǒng)的精確控制是航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行的重要前提。精確的模型是保障電液伺服系統(tǒng)控制效果的基礎(chǔ)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)工況多變，導(dǎo)致電液伺服系統(tǒng)傳遞特性是時(shí)變的。一般通過(guò)實(shí)時(shí)濾波器對(duì)電液伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，由于電液伺服系統(tǒng)是一個(gè)典型的放大系統(tǒng)，其輸入電流和輸出位移相差量級(jí)比較大，這就導(dǎo)致在系統(tǒng)辨識(shí)過(guò)程中，用于辨識(shí)的輸入數(shù)據(jù)之間量級(jí)相差過(guò)大，不利于自適應(yīng)參數(shù)的收斂。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一把需要對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，以確定各自的量級(jí)，并預(yù)先進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化。可是這個(gè)方法無(wú)法在線進(jìn)行，因此需要一種能夠解決在系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)之間量級(jí)不一致，且不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定的新型在線系統(tǒng)辨識(shí)方法，進(jìn)一步提高在線濾波器的收斂速度和辨識(shí)精度，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)控制提供更加精確和可靠的模型基礎(chǔ)。

在背景技術(shù)部分中公開(kāi)的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國(guó)中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)系統(tǒng)辨識(shí)方法在建模數(shù)據(jù)量級(jí)不一致情況下收斂性差，且避免離線數(shù)據(jù)標(biāo)定的復(fù)雜過(guò)程，本發(fā)明提出了一種無(wú)需數(shù)據(jù)標(biāo)定的航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)辨識(shí)在線方法。在傳統(tǒng)在線系統(tǒng)辨識(shí)方法的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)自適應(yīng)補(bǔ)償因子，該補(bǔ)償因子通過(guò)實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，利用該補(bǔ)償因子對(duì)用于系統(tǒng)辨識(shí)的建模數(shù)據(jù)進(jìn)行在線修正，從而使建模數(shù)據(jù)的量級(jí)一致，即正則化建模數(shù)據(jù)，最終提高系統(tǒng)在線辨識(shí)算法的收斂速度和辨識(shí)精度。為航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)提供更加精確和可靠的模型基礎(chǔ)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)在線辨識(shí)方法包括以下步驟：

第一步驟中，傳感器測(cè)量電液伺服系統(tǒng)輸入x[n]和輸出d[n]，

第二步驟中，估計(jì)電液伺服系統(tǒng)輸入x[n]和輸出d[n]的均方值其中，N_w為估計(jì)窗口長(zhǎng)度，

第三步驟中，基于所述均方值，利用指數(shù)平滑法估計(jì)濾波器補(bǔ)償因子g[n]，其中，λ是平滑因子，eps是為了防止零除的正數(shù)，

第四步驟中，利用IIR濾波器作為在線辨識(shí)的模型，系統(tǒng)輸出為，

其中，x[n]為濾波器輸入，y[n]為濾波器輸出，n_a為輸出階數(shù)，n_b為輸入階數(shù)，a_i和b_j為濾波器自適應(yīng)參數(shù)，

第五步驟中，根據(jù)所述濾波器補(bǔ)償因子g[n]計(jì)算系統(tǒng)的補(bǔ)償輸出d′[n]＝d[n]/g[n]以及補(bǔ)償誤差e′[n]＝d′[n]-y[n]，

第六步驟中，設(shè)置向量和其中每個(gè)元素按照下式進(jìn)行迭代更新，