[发明专利]基于模型的传感器故障检测和隔离的系统和方法

说明书

技术领域

本发明的方面一般涉及传感器故障检测和隔离，更具体地涉及对于诸如燃气涡轮发动机的发动机的基于模型的传感器故障检测和隔离。

背景技术

当前燃气涡轮发动机的控制和操作严重依赖于从传感器接收的信息。具体来说，由控制模型使用从传感器接收的数据以确定是否要做出任何控制调节。然而，当一个或多个传感器出故障或者要不然提供不准确的数据时，控制模型不会有效地操作燃气涡轮发动机。

当前的故障检测和隔离方法仅在利用的系统模型匹配实际的系统操作时才是有效的。实际上，当利用的系统模型不匹配实际的系统操作时，那么经常发生传感器故障漏检和错误的故障检测。因此，工业中需要用于提高控制系统可靠性的基于模型的传感器故障检测和隔离(FDI)。

发明内容

本发明实施例的技术效果是，在诸如燃气涡轮发动机的发动机的基于模型的控制中使用的传感器的故障的检测，隔离和适应。

本发明的实施例可以提供用于提高控制系统可靠性的基于模型的传感器故障检测和隔离(FDI)。利用这种基于模型的FDI，可以检测并隔离故障的传感器。接着可以用模型估计值替换该故障的传感器的输入，从而可以在线调节系统模型来跟随实际的系统操作。

根据本发明的一个实施例，有一种提供基于模型的控制的方法。该方法可以包括：接收多个测量的调谐输入，其中每个测量的调谐输入与发动机的工作参数关联；以及提供多个参数估计模块，其中每个参数估计模块利用一个或多个具有可调整的调节器(knob)的部件性能图来生成模型输出，其中每个参数估计模块通过接收与发动机的工作参数中相应的一个相关的代用调节器，而独立于工作参数中该相应的一个参数进行设置，并且其中每个参数估计模块基于与发动机关联的基本输入和控制变量来生成模型输出。该方法还可以包括通过将相应的模型输出与多个测量的调谐输入比较，计算每个参数估计模块的残值；基于计算的残值调节每个参数估计模块的调节器；以及至少部分基于参数估计模块的调节器的值和残值的改变，确定与测量的调谐输入或者基本输入关联的传感器故障。

根据本发明的另一个实施例，有一种提供基于模型的控制的系统。该系统可以包括：与发动机关联的一个或多个第一传感器用于提供多个测量的调谐输入，其中每个测量的调谐输入与发动机的工作参数关联；以及与发动机关联的一个或多个第二传感器，提供与发动机关联的多个基本输入。该系统还可以包括多个参数估计模块，其中每个参数估计模块利用一个或多个具有可调整的调节器的部件性能图来生成模型输出，其中每个参数估计模块，通过接收与发动机的工作参数中相应的一个相关的代用调节器，而独立于工作参数中该相应的一个参数进行配置，并且其中每个参数估计模块基于与发动机关联的基本输入和控制变量生成模型输出。该系统还可以包括：一个或多个算术运算模块，通过将相应的模型输出与多个测量的调谐输入比较，计算每个参数估计模块的残值，其中基于计算的残值调整每个参数估计模块的调节器；以及决定模块，基于参数估计模块的调节器的值和残值来确定与测量的调谐输入关联的第一传感器或者与基本输入关联的第二传感器故障。

根据本发明再一个实施例，有一种提供基于模型的控制的系统。该系统可以包括：与发动机关联的一个或多个第一传感器用于提供多个测量的调谐输入，其中每个测量的调谐输入与发动机的工作参数关联；以及与发动机关联的一个或多个第二传感器，提供与发动机关联的多个基本输入。该系统还可以包括多个参数估计装置，其中每个参数估计装置利用一个或多个具有可调整的调节器的部件性能图来生成模型输出，其中每个参数估计装置通过接收与发动机的工作参数中相应的一个相关的代用调节器，而独立于工作参数中该相应的一个参数进行配置，并且其中每个参数估计装置基于与发动机关联的基本输入和控制变量生成模型输出。该系统还可以包括：一个或多个算术运算模块，通过将相应的模型输出与多个测量的调谐输入比较，计算每个参数估计装置的残值，其中基于计算的残值调整每个参数估计装置的调节器；以及决定装置，基于参数估计装置的调节器的值和残值，确定与测量的调谐输入关联的第一传感器或者与基本输入关联的第二传感器故障。

附图说明

已经这样以一般的术语描述了本发明的各方面，现参照附图，这些附图不一定按比例绘制，其中：

图1示出根据本发明的实施例，用于传感器故障检测和隔离的系统。

图2示出根据本发明的实施例，调整参数估计模块的调节器(knob)的示例；

图3和4示出根据本发明的实施例，故障检测和隔离(FDI)模块的部件和操作。