面向21世纪航空动力控制展望

本文展望了跨入 2 1世纪之际航空动力装置控制系统的发展方向 ,在技术上将向数字、综合、分布、光纤、多变量、容错及智能控制等方向发展 ,其达到的效益是提高性能 (推力或功率 )、提高可靠性、减轻重量、降低耗油率。

发动机喘振裕度自适应控制

本文研究飞行 /推进系统一体化控制中的发动机喘振裕度自适应控制。通过一定的控制作用 ,使发动机在所有飞行条件和工况下都保持一定的喘振裕度 ,从而充分发挥发动机的潜力。将发动机大偏差模型、进气道及飞机模型综合在一起 ,构成飞机 /推进系统一体化数学模型 ,以进行发动机自适应控制的仿真。计算机仿真表明 ,发动机自适应控制具有很好的性能效益 ,例如在飞行高度 H=10公里 ,飞机由 Ma=0 .65加速到 Ma=0 .90 ,在采用自适应喘振裕度控制后 ,双发动机推力提高 16 ,飞机加速时间缩短 2 3 ,大大提高了飞机性能。

一种建立航空发动机状态变量模型的新方法

本文提出了一种用于建立航空发动机状态变量模型的新方法—拟合法：即用发动机部件级模型在稳态工作点处的非线性动态响应数据拟合该点处的小偏离状态变量模型。并应用这种方法建立了某型涡扇发动机在高空稳态工作点处的小偏离状态变量模型，以及地面加速过程的大偏离状态变量模型。通过动态仿真研究，可以看出：与偏导数法比较，拟合法明显提高了建摸精度。

自组织神经网络航空发动机气路故障诊断

为克服学习样本依赖于发动机精确模型的问题 ,提出了一种基于自组织神经网络的发动机智能故障诊断的方法 ,并运用故障特征提取的数据预处理方式 ,成功地对航空发动机气路部件的几种典型故障做出正确诊断。为验证网络的抗噪性能 ,引入了自联想神经网络。研究表明 ,自组织网络可以脱离发动机模型 ,并且对测量噪声有良好的鲁棒性 ,能基本满足航空发动机故障诊断的要求 ,具有较好的工程应用前景。

航空燃气涡轮发动机气路故障诊断现状与展望

燃气涡轮发动机在航空、地面和舰船上有着广泛的应用,对其进行性能评估和故障诊断有着重大的现实意义。本文对发动机气路诊断的发展以及当前的主要气路诊断方法如故障方程法,基于非线性模型的诊断方法,基于人工智能等方法进行了综述,最后对航空发动机气路诊断的发展进行了展望。

航空发动机控制系统中的增广LQR方法

采用一种增广LQR方法,将原系统状态的导数和指令跟踪的误差作为增广的状态向量,使设计出来的多变量系统不仅具有LQR的好的鲁棒性,而且在用于指令跟踪时能消除稳态误差。当状态量不是全部可测时,本文采用降维观测器得到一种准最优的增广LQR方法,其性能比LQG方法有显著改善,能满足航空发动机多变量控制系统的设计要求。最后,数字仿真验证了本文提出的方法。

基于神经网络和证据融合理论的航空发动机气路故障诊断

为解决航空发动机这一复杂系统的故障诊断问题,提高智能化诊断方法的准确率,使用了改良的D-S证据理论,对基于自组织竞争网络和BP神经网络的2个诊断子系统的诊断结果进行决策级融合。结果显示,经过融合整个系统降低了误诊率,改善了诊断性能。文章还针对噪声干扰的情况,通过调整对于2个子系统的权重,在保证高准确率的同时提高了系统的抗噪声性能。研究结果表明D-S证据理论的使用可以达到比单独运用2个神经网络子系统都要好的诊断效能。

推进系统优化控制模式研究

在不同的飞行任务段采用不同的优化控制模式,能够充分发挥发动机的性能潜力,提高飞机性能。利用机载自适应模型,使优化控制模式具有自适应能力。优化过程采用线性规划(LP)方法结合发动机的物理响应过程来解决非线性的发动机性能优化问题。文中阐述了优化控制的设计和控制算法,并进行了数字仿真试验,结果表明:在平飞加速工况下,采用最大推力模式,可提高发动机推力约10%;在亚音速巡航时,采用最小油耗模式,可节省单位油耗约2%,验证了推进系统优化控制模式的性能效益。

基于扭矩特性的航空发动机起动系统数学模型

简述了起动过程,分析了起动过程中起动扭矩与发动机扭矩及其负载扭矩特性间的关系,给出了起动机的选择原则,从而建立了基于起动机扭矩及发动机扭矩特性的发动机起动系统数学模型,并给出起动时间的计算方法。最后以典型发动机起动系统作为仿真实例验证了此方法的可行性。

一种新的航空发动机自适应模型设计与仿真

提出了一种基于机载非线性发动机模型,且具有输入端积分补偿的卡尔曼滤波器估计器的发动机自适应模型设计方法。其主旨是经过相似变换,在非线性相对弱化的另一坐标区域内设计常规卡尔曼滤波估计器,利用所得卡尔曼估计器对各估计回路的初步解耦,进一步在各观测回路中引入输入误差积分激励,对滤波器的输入进行实时积分修正,充分实现各估计参数回路的静态解耦。同时,将该卡尔曼滤波器与机载非线性实时模型综合,从而使发动机自适应模型具有大范围无静差参数跟踪能力。最后,对所提出建立的自适应模型的参数估计能力和鲁棒性进行了数字仿真验证。

神经网络在发动机自适应建模中的应用研究

提出了一种新的基于神经网络的发动机自适应实时模型的建模方法。建模的思想是认为发动机的任何非额定工作都将导致其输出参数的变化,因而可以把这些参数偏离正常工作参数值的变化量,也就是输出偏离量,用来表征发动机的非额定工作情况。把它们作为增广的状态变量,设计卡尔曼滤波器对其进行最优估计,然后用这些输出偏离量的估计值,通过由BP神经网络训练出来的可测输出偏离量与未测输出偏离量的映射关系来校正机载发动机模型的计算输出,使之与真实发动机的输出一致,从而使实时机载模型获得对任何发动机非额定工况的自适应能力。

航空发动机PID控制参数优化的改进遗传算法

提出一种基于参考模型特征指标的P ID控制参数寻优算法。采用遗传算法(GA)优化某型涡扇发动机P ID控制参数,以理想二阶系统作为参考模型,将其与实际闭环系统输出差值平方的时间积分作为系统的适应度函数。设计过程中只需选择二阶系统的自然频率和阻尼比就能准确地实现期望的动态和稳态性能。与传统的基于系统性能指标加权的适应度函数相比,新的适应度函数计算方法避免了加权系数与系统响应形式没有明确对应关系的缺陷。新方法所选参数物理意义明确,算法简单,易于实现。

近距离红外无线数据通信技术研究

无线电通信技术得到了前所未有的发展,而红外无线数据通信相对于无线电数据通信具有低功耗、低价格、低电磁干扰、高保密性等优点,目前发展迅猛,尤其在近距离无线数据通信中得到了广泛的应用.随着编码调制技术的发展,红外无线数据通信的数据速率越来越高,成为许多移动设备、室内办公设备以及手持设备无线数据通信的一个重要途径.本文介绍了红外数据通信的原理,分析了红外数据通信技术中关于收发器、控制器、通信协议等关键环节的技术现状,总结了红外数据通信技术的研究进展,并对红外无线通信技术的工程应用前景进行了展望.

某型发动机数控系统的相似参数自适应控制

针对航空发动机在全飞行包线非线性和时变的特点,提出了参数自适应PID控制器设计方法,研究了用最小二乘法和相似参数法两种参数估计器进行在线参数辨识和参数整定的问题。通过与发动机线性模型和部件级非线性模型的仿真,对两种控制算法进行了比较,确定了相似参数法自适应PID控制器具有稳定性好,计算简单,适用于全包线等优点。将相似参数法自适应PID控制器用于某型航空发动机全权限数控系统,通过试车和试飞,验证了该方法的优点。

一种涡扇发动机喘振信号判定方法

针对涡扇发动机工作特点,设计了一种发动机喘振信号判定方法。以大量发动机试车数据和飞行试验数据为依据,采用一种新的判别方法来判定发动机工作状态。结合飞行器的综合控制系统,可以以最小的代价来实现发动机退出喘振工况。该方法充分考虑了工程应用的特点,具有很低的漏报率和虚报率。发动机地面试验验证和飞行器的飞行试验验证结果表明,该方法工作可靠。

基于卡尔曼滤波器及神经网络的发动机故障诊断

提出了一种基于卡尔曼滤波器及神经网络的航空燃气涡轮发动机气路故障诊断的方法.该方法用卡尔曼滤波器来估计发动机可测参数的变化量,再由神经网络来映射发动机性能参数的变化量,并据此进行发动机气路故障诊断.数字仿真表明,该方法是可行的,有效的.

一种不需要迭代的发动机辅助变量建模方法

现代航空发动机建模计算时常用牛顿迭代法求解非线性方程组,但由于发动机模型非线性太强且十分复杂而不易在全包线收敛。本文针对这一不足之处提出了一种不需要迭代就可以求解此非线性方程组的方法:引入航空发动机容积动力学中的变量及方程作为辅助变量及辅助方程,从而使整个非线性方程组闭合而可以直接求解。本文将此方法成功应用于某涡扇发动机,取得了良好的效果,验证了本方法的可行性。

航空发动机神经网络自学习PID控制

将神经网络与传统的PID控制相结合,构成神经网络自学习PID控制,用神经网络在线整定PID控制器的比例、积分及微分三个参数,使被控对象跟踪理想参考模型的输出。该系统具有自学习能力,能适用于非线性、时变的被控对象。将神经网络自学习PID控制方法用于航空发动机全包线控制以及蜕化发动机的控制,进行了数字仿真,验证了该方法的有效性。

飞/推综合控制模式亚声速半物理仿真试验

飞 推综合控制考虑飞机和发动机之间的性能耦合,彼此进行信息的综合,从整体最优的设计出发,充分发挥飞机和发动机的性能潜力,提高飞机性能。为了验证飞 推综合控制模式的性能效益,提出并开展了该控制模式在亚音速下的半物理仿真试验的研究,结果表明:在平飞加速工况下,采用最大推力模式,可提高发动机推力约9%;在亚音速巡航时,采用最小油耗模式,可节省单位油耗约1 5%。

发动机数控系统智能容错技术的半物理仿真研究

提出基于自联想神经网络的发动机数控系统的智能容错技术。该方法不依赖系统模型 ,只需要发动机的测量值来离线训练网络。若发生性能蜕化 ,该方法能自动切入故障诊断与最优估计的综合逻辑。文中开展了半物理仿真实验 ,实验结果充分证明了该技术能适应实验现场多变的环境 ,能正确诊断发动机传感器故障并提供解析余度 。