[发明专利]一种基于混合自适应差分进化的航空发动机模型迭代算法

说明书

本发明属于航空发动机数值计算技术领域，提供了一种基于混合自适应差分进化的航空发动机模型迭代算法，步骤如下：航空发动机部件级模型的建立；混合自适应差分进化算法求解发动机模型；建立航空发动机动态计算模型。本发明算法建立的航空发动机模型广泛适用于传统涡喷及涡扇发动机、先进的进发一体推进系统、变循环发动机等，可维持动态模型计算不死机中断，且在绝大部分工况条件下满足实时性要求。

技术领域

本发明属于航空发动机数值计算技术领域，包含了航空发动机非线性气动热力学模型的建立、基于自适应差分进化及阻尼牛顿混合算法的非线性模型迭代求解、航空发动机非线性动态模型的构建三部分，是针对航空发动机部件级非线性模型数值迭代算法的研究。

背景技术

在航空发动机研究中，发动机数学模型被广泛应用于解析余度，故障诊断，飞机设计和控制系统的研究工作中。其中，控制系统的分析和设计中发动机的数学模型更是重要的研究内容，有资料显示，航空发动机控制及监视系统的研究中，发动机建模和对动力系统特性的理解占总工作量的80％。由此可见，在航空发动机控制系统的设计中建模具有极为重要的意义和价值。

鉴于航空发动机是多变量、非线性、时变的复杂系统，控制规律设计与分析阶段对数学模型的精度要求较高，并且需同时具备稳态和动态特性，一般采用部件级的非线性气动热力学模型。对航空发动机非线性模型要求主要有三个方面，数值计算的精度或保真度、运算模型的实时性和收敛性。精度是发动机模型定量描述的基本要求，这主要依赖于精确的部件特性及模型计算算法的收敛误差；实时性要求发动机模型的动态运行速度足够快，与控制系统的运行周期能够匹配；收敛性则是指发动机模型计算中的数值迭代算法的收敛性。现代发动机半物理试验及控制系统中普遍使用了发动机实时模型，因此建模中需要对模型精度和实时性进行适当的折中。鉴于航空发动机模型的强非线性，并且随着推进系统组合循环发动机，变循环发动机等先进技术的革新，发动机模型变量增加，复杂性增强，收敛性逐渐成为了非常突出的的问题。因此，如何在满足计算精度的基础上，提高发动机模型算法的收敛性和实时性，成为了亟需解决的问题。