[发明专利]包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法

权利要求书

1.包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A)，建立涡扇发动机包含加力在内慢车以上状态的机载实时动态模型； 

步骤B)，建立涡扇发动机起动简化模型；

步骤C)，利用卡尔曼滤波器估算涡扇发动机气路性能特征参数后，建立包含加力在内慢车以上状态的机载自适应实时模型。

2.如权利要求1所述包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法，其特征在于，所述步骤A)的具体步骤如下：

步骤A1)，根据涡扇发动机部件特性、设计点参数以及试车数据建立包含加力在内慢车以上状态的涡扇发动机部件级模型；

步骤A2)，根据试车数据中稳态过程的数据，提取涡扇发动机稳态基点，以高压转子换算转速和喉道面积的换算值为索引值采用二维插值法建立不含加力的慢车以上状态的机载稳态模型，同时根据加力条件的工作参数构造加力的机载稳态模型；

步骤A3)，根据涡扇发动机试车数据和部件级模型输出数据，搭建不含加力的慢车以上状态以及加力条件的增广状态变量模型，并分别求解其增广状态变量模型系数矩阵；

步骤A4)，根据机载稳态模型和增广状态变量模型系数矩阵，采用二维插值动态累积法建立包含加力在内的慢车以上状态的涡扇发动机机载实时动态模型。

3.如权利要求2所述包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法，其特征在于，步骤A3)中搭建不含加力的慢车以上状态以及加力条件的增广状态变量模型时，引入气路部件性能特征参数，通过矩阵条件数计算确定包含加力在内的慢车以上状态的机载实时动态模型输出量，其中以主燃油流量和喉道面积为不含加力的慢车以上状态的增广状态变量模型的控制量，以主燃油流量、加力燃油流量和喉道面积为加力条件的增广状态变量模型的控制量，在涡扇发动机非线性部件级模型基础上，利用QPSO寻优混合求解法，在每个稳态基点计算发动机增广状态变量模型的系数矩阵。

4.如权利要求2所述包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法，其特征在于，步骤A4)中建立包含加力在内的慢车以上状态的机载实时动态模型的构建具体步骤如下：

步骤A4.1)，根据当前时刻的高压转子换算转速和喉道面积换算值插值计算得到系数矩阵、稳态基点下的控制量和输出量，并以此确定发动机是否工作在慢车以上的加力状态；

步骤A4.2)，根据是否为加力状态选择不含加力的慢车以上状态或加力条件的增广状态变量模型，将下一时刻相应模型的控制量减去其当前时刻的稳态基点控制量作为下一时刻机载实时动态模型的输入；

步骤A4.3)，计算出下一时刻机载实时动态模型的输出，将其加上当前时刻机载实时动态模型的稳态基点输出量作为下一时刻的输出量。

5.如权利要求1所述包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法，其特征在于，所述步骤B)的具体步骤如下：利用起动机扭矩特性计算出涡扇发动机在点火之前由起动机单独带动涡扇发动机旋转部件转动时的模型输出量；利用起动机扭矩特性和插值动态计算方法计算出涡扇发动机在点火后至起动机脱开阶段的模型输出量；利用插值动态计算方法计算出涡扇发动机在起动机脱开至慢车状态阶段的模型输出量。

6.如权利要求1所述包线内全状态的涡扇发动机机载实时模型构建方法，其特征在于，所述步骤C)的具体步骤如下：

步骤C1)，利用线性卡尔曼滤波估计发动机气路部件性能特征参数，采用MATLAB工具箱中Kalman()函数命令，根据每个稳态基点下不含加力的慢车以上状态的增广状态变量模型系数矩阵求解卡尔曼增益矩阵；

步骤C2)，在不含加力的慢车以上状态的涡扇发动机机载自适应实时模型中，根据高压转子换算转速和喉道面积插值计算得到卡尔曼增益矩阵，利用涡扇发动机测量量的换算参数与增广状态变量模型输出参数的残差，在线性卡尔曼滤波器中估计发动机旋转部件气路性能特征参数，将估计得到的性能特征参数反馈至不含加力慢车以上状态的增广状态变量模型中实时调整其增广状态量；

步骤C3)，采用最大状态时计算获得的性能特征参数，作为整个加力条件下的增广状态变量模型的增广状态量，在加力条件下性能特征参数始终保持不变。