[发明专利]一种涡轴发动机自适应模型建立方法

摘要

本发明公开了一种基于改进Broyden算法求解方程组的涡轴发动机自适应模型建立方法，通过构建方程组并求解实现自适应模型与真实发动机相匹配。依据模型输出应跟踪真实发动机输出原则，结合发动机部件间共同工作方程建立非线性方程组，采用改进Broyden算法对该方程组进行求解获得部件性能退化参数以及涡轴发动机部件级模型猜值。改进Broyden算法以Broyden拟牛顿法为基础结合计算发散判断和校正机制，提高了计算精度及实时性。将求解方程组获得的性能退化参数作为可调参数引入涡轴发动机部件级模型，使得模型具有自适应能力。

主权项

1.一种基于改进Broyden算法求解方程组的涡轴发动机自适应模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、以自适应模型输出跟踪真实发动机输出为条件，以涡轴发动机部件性能退化因子及发动机共同工作平衡方程猜值为参数，构建涡轴发动机自适应模型非线性方程组；步骤B、将Broyden拟牛顿法结合计算发散判断和校正机制，形成改进Broyden拟牛顿法；步骤C、将改进Broyden拟牛顿法应用于步骤A构建的涡轴发动机自适应模型非线性方程组求解，得到退化参数；步骤D、将步骤C计算得到的退化参数作为可调参数引入涡轴发动机部件级模型，形成涡轴发动机自适应模型；步骤A中涡轴发动机自适应模型非线性方程组构建过程如下：步骤A1，构建涡轴发动机部件级模型共同工作平衡方程，包括：(1)燃气涡轮进口流量连续方程φ1(v)：φ1(v)＝(W41xs‑Q41xs)/Q41xs＝ε1其中，v为部件级模型同工作方程中的猜值，W41xs为由燃气涡轮部件特性曲线计算出的当前工作条件下燃气涡轮进口相似流量，Q41xs为按气路流程计算获得的从燃气涡轮导向器进入燃气涡轮的相似流量，ε1为方程φ1(v)残差；(2)动力涡轮进口流量连续方程φ2(v)：φ2(v)＝(W44xs‑Q44xs)/Q44xs＝ε2其中，W44xs为由动力涡轮部件特性曲线计算出的当前工作条件下动力涡轮进口相似流量，Q44xs为按气路流程计算获得的从动力涡轮导向器进入动力涡轮的相似流量，ε2为方程φ2(v)残差；(3)尾喷管喉道总压平衡方程φ3(v)：φ3(v)＝(pc7‑p7)/p7＝ε3其中，pc7为进入尾喷管喉道气流总压，p7为喷口背压，ε3为方程φ3(v)残差；所述部件级模型共同工作平衡方程中，猜值v＝[ZC ZGT ZPT]T；其中，ZC为压气机压比系数，ZGT为燃气涡轮压比系数，ZPT为动力涡轮压比系数；步骤A2，构建发动机自适应模型与真实发动机状态匹配方程：选取压气机进口相似流量、动力涡轮扭矩、动力涡轮出口截面温度作为工作状态匹配判据，则状态匹配方程分别为：其中，η为部件性能退化参数，QPT为真实涡轴发动机扭矩，T45为真实动力涡轮出口温度，W2xs为当前工作条件下压气机进口相似流量，带有～上标则表示由模型计算获得的参数；步骤A3，将所述涡轴发动机部件级模型共同工作方程结合模型输出跟踪真实发动机的所述状态匹配方程，构成以X为猜值的涡轴发动机自适应模型非线性方程组F(X)：其中，猜值X＝[ηC ηGT ηPT ZGT ZPT]T，ηC为压气机流量退化因子，ηGT为燃气涡轮效率退化因子，ηPT为动力涡轮效率退化因子。