[發明專利]考慮氣路部件故障的航空發動機加速過程最優控制方法

在審

• 申請號: 202110046377.0
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112879165A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 劉志丹;緱林峰;楊江
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02C7/26
• 分類號: F02C7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮氣路部件故障的航空發動機加速過程最優控制方法，其特征在于：第一步建立航空發動機的氣路部件故障診斷模塊，包含非線性機載發動機模型和分段線性化卡爾曼濾波器；

第二步根據發動機加速過程確定相應的目標函數和約束函數；

第三步以改進單純形法優化計算；

第四步輸出最優控制變量給航空發動機。

所述一種考慮氣路部件故障的航空發動機加速過程最優控制方法，其特征在于：所述改進單純形法是在基本的單純形法上進行改進，主要對反射中心進行改進，并且添加了“頂點平移”策略。其基本思想是首先對n+1個頂點的目標函數值進行最優搜索，確定平移方向；然后將單純形中心點向目標函數值最好頂點方向適度平移，在迭代的末端過程，n+1個頂點與中心點近乎重合，依靠頂點自身的迭代已經可以很好的逼近最優解，此時如果繼續進行頂點平移反而會添加擾動，增加迭代次數。因此，當迭代誤差小于進行平移操作的誤差閾值時，則放棄頂點平移操作。

2.根據權利要求1所述的一種考慮氣路部件故障的航空發動機加速過程最優控制方法，其特征在于：所述氣路部件故障診斷模塊中包括非線性機載發動機模型和分段線性化卡爾曼濾波器；

所述非線性機載發動機模型為帶健康參數的發動機非線性模型：

y＝g(x,u,h)

其中為控制輸入向量，,包括調節主燃油流量W_f、尾噴管面積A₉、風扇導葉角度dvgl和壓氣機導葉角度dvgh，為狀態向量，為輸出向量，包括燃油消耗率sfc和發動機推力F和其他發動機可測輸出，包括進氣道出口、風扇出口、壓氣機出口、高壓渦輪后、低壓渦輪后的溫度和壓力，風扇轉速和壓氣機轉速，為健康參數向量，f(·)為表示系統動態的n維可微非線性向量函數，g(·)為產生系統輸出的m維可微非線性向量函數；非線性機載發動機模型輸入為控制輸入向量u以及上一周期的健康參數h，其輸出的健康穩態參考值(x_aug,NOBEM,y_NOBEM)作為分段線性化卡爾曼濾波器當前周期的估計初始值；

所述分段線性化卡爾曼濾波器的輸入為測量參數y以及非線性機載發動機模型輸出的健康穩態參考值(x_aug,NOBEM,y_NOBEM)，根據公式

計算得到當前周期的發動機的健康參數h；其中K為卡爾曼濾波的增益，滿足P為Ricati方程的解；系數A_aug和C_aug根據公式

C_aug＝(C M)

確定，而A、C、L、M是將健康參數h看作發動機的控制輸入，并對非線性機載發動機模型在健康穩態參考點處進行線性化得到的反映發動機氣路部件故障的增廣線性狀態變量模型

的系數：

w為系統噪聲，v為測量噪聲，相應的協方差矩陣為對角陣Q和R。