[發明專利]一種基于改進狀態跟蹤濾波器的變循環發動機解析余度估計方法

在審

• 申請號: 202011226643.X
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112284752A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王圣超;黃向華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;H03H21/00;H03H17/02;H03H17/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于改進狀態跟蹤濾波器的變循環發動機解析余度估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A)，建立變循環發動機慢車以上狀態的非線性部件級模型，求取0高度、0馬赫數下MSV為75時的工作點處的狀態空間模型，將健康參數增廣進狀態量得到增廣狀態空間模型；

步驟B)，求取常值卡爾曼增益陣，與非線性模型相結合構成改進狀態跟蹤濾波器，根據傳感器殘差計算健康參數修正量，進而修正非線性模型，實現全包線、各工況下的非線性模型輸出自適應；

步驟C)，在檢測到某傳感器故障后，關閉狀態跟蹤濾波器，使健康參數不再改變，將修正后的非線性模型對應輸出參數用作故障傳感器的解析余度。

2.如權利要求1所述的一種基于改進狀態跟蹤濾波器的變循環發動機解析余度估計方法，其特征在于，所述步驟A)包括如下具體步驟：

步驟A1)，根據變循環發動機各部件特性、設計點參數建立各部件的數學模型，然后建立各部件之間的共同工作方程，并使用非線性方程數值解法迭代求解各工作截面的參數，建立變循環發動機慢車以上狀態的非線性部件級模型；

步驟A2)，根據目前工程實際，選擇需要使用的發動機模型工作截面的傳感器量測參數，將模型計算所得的各傳感器(轉速，溫度，壓力)數據進行相似歸一化處理；

步驟A3)，在設計點處運行模型，將模態轉換閥(MSV)調整至75，將模型中旋轉部件的健康參數視為非線性模型輸入量，利用小擾動法求取該工作點處的狀態空間模型；對系數矩陣元素進行位置變換，使健康參數從輸入量轉為狀態量，得到增廣狀態空間模型。

3.如權利要求1所述的一種基于改進狀態跟蹤濾波器的變循環發動機解析余度估計方法，其特征在于，所述步驟B)包括如下具體步驟：

步驟B1)，在增廣狀態空間模型中，加入零均值、方差分別為Q和R的系統噪聲W和測量噪聲V，進而計算狀態協方差陣P，由標準卡爾曼增益陣求取公式，反復迭代得到最終的常值卡爾曼增益陣K；

步驟B2)，將常值卡爾曼增益陣與非線性模型相結合，構成改進狀態跟蹤濾波器；當前狀態量X_k-1|k先與A矩陣相乘得到狀態量的先驗估計X_k|k，然后計算當前傳感器值Y_k|k與非線性模型輸出值f(X_k-1|k)之差，該殘差與常值卡爾曼增益陣K相乘得到狀態量的修正量，修正之后得到狀態量的后驗估計X_k|k+1；將該狀態量后驗估計值修正非線性模型，繼而循環向下迭代計算。

4.如權利要求1所述的一種基于改進狀態跟蹤濾波器的變循環發動機解析余度估計方法，其特征在于，所述步驟C)包括如下具體步驟：

步驟C1)，在檢測到某傳感器發生故障后，將所有傳感器測值與非線性模型輸出的殘差設為零，同時關閉卡爾曼濾波程序；

步驟C2)，將對應故障傳感器的自適應模型輸出參數作為該故障傳感器的解析余度。