[发明专利]一种基于航空发动机失稳预测的主动防喘控制方法

摘要

本发明公开了一种基于航空发动机失稳预测的主动防喘控制方法，所述方法包括：(1)失稳先兆信号仿真模型；(2)发动机失稳预测算法；(3)主动防喘控制策略。本方案针对航空发动机气动稳定性问题，通过主动防喘角度来提高发动机气动稳定性，建立发动机失稳先兆信号仿真模型；针对不同传感器位置的信号，分别设计基于时频分析法的发动机失稳预测算法；结合失稳预测结果，设计主动防喘控制器，构建发动机主动防喘控制回路，作为备份模式负责在主动控制模式失效时发挥作用避免压气机失稳；此外，在发动机进入不稳定前便实施有效控制，减少了因喘振或失速对发动机造成的破坏，延长发动机寿命，降低维护成本。

主权项

1.一种基于航空发动机失稳预测的主动防喘控制方法，其特征在于：所述方法包括：(1)失稳先兆信号仿真模型将发动机失稳预测引入到发动机控制系统全数字仿真、硬件在环仿真及半物理仿真等实验中，在不进行真实发动机实验的情况下，研究基于失稳预测的主动防喘控制策略，对失稳先兆信号进行构造，建立其仿真模型，根据模态波型失稳先兆扰动的特点，采用基于MG模型及混沌时间序列对发动机失稳先兆信号进行仿真构造，并考虑失稳先兆信号与压气机转子叶片周向旋转所产生的压力脉动信号之间的相互作用；(2)发动机失稳预测算法在发动机失稳前检测出失稳先兆的产生，根据发动机失稳先兆现象的研究结果对于模态波型失稳先兆，采用基于时频分析的方法设计发动机失稳预测算法，且针对不同传感器位置的信号分别设计算法，对于离压气机转子叶片较远的传感器，其信号中包含的先兆信息受转子叶片影响较小，可采用较低的采样频率，并且可以直接进行频率分析，提取发动机失稳先兆信号的强度，而对于压气机转子叶片上方的传感器，低频的先兆扰动信号被调制在了高频信号的频偏与幅值中，可采用包络检波从高频信号幅值中检测出低频成分，再进行频谱分析得到失稳先兆信号的强度；(3)主动防喘控制策略在发动机主动稳定性控制器失效时，能基于失稳预测算法进行准确而及时的预测，并基于预测结果实施主动防喘控制，能从根本上保证发动机稳定工作，其具体操作如下：(3.1)采集发动机压力等对于旋转失速和喘振敏感的参数信号；(3.2)使用失稳先兆预测算法对发动机失稳先兆信号进行识别，并将识别结果送往主动防喘控制器，主动防喘控制器可采用传统的比例积分控制器；(3.3)主动防喘控制器根据识别结果和控制规律计算相应的执行机构控制指令，执行机构根据控制指令动作使发动机工作点远离喘振边界。