航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全、高效運(yùn)行依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),而控制系統(tǒng)是以傳感器測(cè)量信號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行工作。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣,傳感器通常直接暴露在高溫、高壓、強(qiáng)振動(dòng)中。這使得傳感器非常容易發(fā)生故障,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全造成威脅。為了提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全性和可靠性,本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡流形展開模型為對(duì)象,結(jié)合滑模理論、分?jǐn)?shù)階微積分理論對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行了研究。主要工作內(nèi)容如下:1.以某型大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的非線性部件級(jí)模型為對(duì)象,通過辨識(shí)建立相應(yīng)的平衡流形展開模型。為之后的故障診斷與容錯(cuò)控制研究奠定基礎(chǔ)。2.基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡流形展開模型設(shè)計(jì)滑模觀測(cè)器,利用觀測(cè)器的輸出估計(jì)與對(duì)象的實(shí)際輸出進(jìn)行比較生成殘差,通過殘差的變化進(jìn)行故障檢測(cè)。為了減少虛警率和漏警率,采用了自適應(yīng)閾值。然后通過設(shè)計(jì)一組滑模觀測(cè)器生成結(jié)構(gòu)化的殘差,通過殘差的變化能夠判斷故障發(fā)生源,達(dá)到故障隔離的目的。3.基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡流形展開模型設(shè)計(jì)了一種分?jǐn)?shù)階積分滑模觀測(cè)器,利用狀態(tài)估計(jì)誤差系統(tǒng)處于滑動(dòng)模態(tài)時(shí),滑模觀測(cè)器的等效輸出誤差注入實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確估計(jì)。與滑模觀測(cè)器和積分滑�？刂破鞯墓收现貥�(gòu)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖 2.2 平衡流形擬合3. 動(dòng)態(tài)建模平衡流形展開模型的動(dòng)態(tài)建模是獲取模型在不同平衡點(diǎn)的動(dòng)態(tài)系數(shù)，然后利用調(diào)度參數(shù)行整合。在單個(gè)平衡點(diǎn)上，平衡流形展開模型與線性模型等效：111 12 1 1221 22 2 212 13 31 32 2 346 41 42 4=1 0 00 1 0ffNa a N bWNa a N bNN NWP c c N dT c c d (2因此，可以通過偏導(dǎo)數(shù)法[59]或擬合法[60]得到其在該平衡點(diǎn)上的動(dòng)態(tài)系數(shù)。偏導(dǎo)數(shù)法通過對(duì)系狀態(tài)量和輸入量逐個(gè)進(jìn)行小幅度擾動(dòng)，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的變化量可計(jì)算出動(dòng)態(tài)參數(shù)。該方法容實(shí)現(xiàn)但精度較低，而且對(duì)于平衡流形展開模型的建模而言需要多次運(yùn)行仿真，實(shí)際使用并不

14圖 2.3 動(dòng)態(tài)系數(shù)擬合4. 建模精度檢驗(yàn)在開環(huán)條件下，對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的部件級(jí)模型和平衡流形展開模型進(jìn)行加減速仿真。輸入號(hào)為：設(shè)定主燃油流量從 60%提高到 100%再降低至 80%，每次階躍 5%，階躍后保持 10 秒仿真結(jié)果見圖 2.4~圖 2.7。從圖中可以看到，在擬合的工作范圍內(nèi)，部件級(jí)模型和平衡流形開模型的輸出相當(dāng)吻合。穩(wěn)態(tài)相對(duì)誤差都保持在 0.2%以內(nèi)；除去少數(shù)幾個(gè)處于擬合范圍邊沿工作點(diǎn)，動(dòng)態(tài)相對(duì)誤差也很�。猴L(fēng)扇轉(zhuǎn)速1N 小于 0.3%、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速2N 小于 0.1%、高壓氣機(jī)出口壓力3P 小于 0.5%、低壓渦輪出口溫度46T 小于 0.6%。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳感器故障診斷與容錯(cuò)控制[D]. 潘陽.南京航空航天大學(xué) 2016
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本文編號(hào)：3632569