超声速状态下航空发动机部件蜕化参数估计与性能恢复控制

为解决超声速状态下航空发动机部件蜕化参数估计与性能恢复控制的难题，基于改进卡尔曼滤波器，通过一种三维插值方法实现超声速状态包线范围内的发动机部件蜕化参数估计。而航空发动机性能恢复控制是在常规内环控制转速的基础上增加了外环控制回路，该回路主要包括推力估计模型与外环控制器两部分。基于最小二乘支持向量回归机设计了一种推力估计模型，其输入采用特征选择算法筛选推力估计模型的最优输入，相比于传统的不经选择的推力估计模型，精度有较大提高。设计了外环模糊PI（Proportional integral）控制器自适应调节内环转速指令来实现蜕化发动机性能恢复的目的。最后通过超声速状态下的数字仿真，验证了上述发动机部件蜕化参数估计与性能恢复控制方案的有效性。      

一种直升机自旋训练过程涡轴发动机控制规律设计与仿真

针对直升机自旋训练过程中涡轴发动机快速响应要求,提出了一种以燃油流量和导叶角为控制量的鲁棒控制规律抑制自由涡轮转速瞬态下垂.首先,通过改进UH-60直升机/T700发动机综合模型,使之能够模拟自旋进入及自旋恢复过程动态变化.其次,提出并设计一种基于燃油流量和导叶调节的涡轴发动机鲁棒控制规律,并通过典型的自旋训练过程仿真,验证了该控制规律相比仅以燃油流量为变量的控制规律,自由涡轮转速瞬态下垂量降低至3%以下,且燃油流量变化更加平缓,改善了执行机构的工作条件.     

故障树分析在某APU进气门故障诊断中的应用

首先介绍了故障树分析方法的概念和原理,然后以某辅助动力装置（APU）进气门组件为例．在对系统故障现象进行分析判断的基础上,按照任务和功能关系,建立包含各功能单元的故障树模型。随后求得系统的最小割集,并计算出底事件的重要度,并以此为依据,从大到小排序,确定故障诊断的最优程序。实验结果表明,所用方法具有较强的故障诊断能力,能进行准确的故障定位,并能给出相应的故障处理措施,为该辅助动力装置故障诊断的发展提供了较为实用的参考价值。     

辅助动力装置N-Dot加速控制研究 及试车验证

在辅助动力装置(APU)全权限数字电子控制系统研制中,为保证同一型号APU加速性能不受APU加工误差、部件性能衰退等的影响,采用基于N-Dot的加速控制方法对APU的过渡态加速控制律进行设计。在控制算法实现过程中,为避免纯微分在实际工作中带来的数值干扰和稳定性问题,对设计的控制回路进行了等效变换,得到了基于纯积分的加速度闭环控制的等价形式。通过台架试车,对基于N-Dot的加速控制律进行验证。试车结果表明,所设计的N-Dot加速控制律能有效防止APU在加速过程中超转、超温,且加速性能一致性良好,能有效发挥其加速性能。     

一种基于故障匹配的多重故障诊断方法

针对航空发动机数控（ FADEC）系统的传感器、执行机构为故障多发部件,并且目前国内的故障检测方法缺乏通用性的问题,基于故障诊断中卡尔曼滤波器的原理,以白噪声作用的一般离散线性随机系统为对象模型,结合多重故障假设法以及智能影响因子改进的残差平方加权和方法处理统计量信息,设计基于多重故障匹配卡尔曼滤波器（ FMKF）的故障诊断系统,可适用于FADEC系统多传感器与执行机构的软、硬故障诊断。仿真结果表明,方法能及时有效地检测到故障元件,并实现故障隔离,较常规滤波器,准确率高。     

一种机械臂终端滑模控制方法

为了降低由机械臂非线性与强耦合性等特点造成的控制不稳定影响,设计了一种新型基于终端滑模控制理论的现代控制方法。该方法具有强鲁棒性与有限时间收敛性,且能有效抑制抖振。将机械臂系统化简为二自由度连杆系统,通过拉格朗日方法建立数学模型。设计具有有限时间收敛特性的鲁棒控制器,并以李雅普诺夫方法为工具对所设计方法的稳定性进行验证。数学仿真验证了其可行性与有效性,即所述方法能够分别控制机械臂双杆的角速度与角加速度于有限时间内收敛至期望值,具有强鲁棒性,抗干扰能力强,且抖振抑制效果良好。     

考虑主动间隙控制的涡轮叶尖间隙建模计算研究

建立了具有涡轮叶尖间隙计算功能的发动机实时模型并设计了主动间隙控制系统,以反映涡轮叶尖间隙控制对发动机动、静态性能的影响。提出以半无限平面瞬态热传导与多项式拟合相结合的方法,更准确计算发动机动态过程中变化的叶尖间隙;基于涡轮叶尖间隙的变化量和涡轮性能参数的关系实时修正当前涡轮性能参数,提高了常规发动机部件级模型的计算准确度,且涡轮叶尖间隙每减少0.25mm,涡轮效率提高1%,耗油率下降1%;在分析气冷式主动间隙控制系统的基础上,设计了一种可以控制叶尖间隙变化的机械式主动间隙控制系统,使动态过程中变化的叶尖间隙始终处于指令间隙。通过对发动机地面加速过渡过程和巡航减速过渡过程的仿真,验证了上述方案的有效性。     

基于DSP捕获单元和复合滤波的航空发动机转速测量

主要阐述了基于DSP捕获单元和复合滤波算法的航空发动机转速测量方法。首先介绍了DSP捕获单元（CAPTURE UNIT）的原理和在转速测量中的应用方法,针对航空发动机的转速测量中电磁环境的特点和抗电磁干扰的需要,提出了在这种恶劣电磁环境下能克服噪声和随机脉冲干扰的复合滤波算法。以TMS320 2000系列DSP和某航空发动机的转速测量为例,描述了转速测量方法的软硬件设计和功能实现,方法具有精度高、速度快、抗电磁干扰能力强的特点,有较强的实用性。     

基于喘振裕度估计模型的发动机高稳定性控制

为解决超机动飞行中发动机喘振裕度不可测量的难题,提出一种发动机喘振裕度的建模方法.喘振裕度的模型分为常规飞行时的无畸变模型与超机动飞行时的损失量模型两部分.无畸变模型是基于喘振裕度特征选择算法筛选最优模型输入,以非线性拟合方法建模实现;损失量模型则基于在线攻角预测模型实时评估发动机进口畸变度,进而计算获得.而后利用上述估计模型对发动机的稳定性进行实时预测,在不改变发动机原控制回路的基础上,对涡轮落压比控制指令进行喘振损失补偿,实现高稳定性控制.最后,通过大攻角机动飞行的数字仿真,验证了上述方案可以准确控制发动机喘振裕度在11%~13%,保证了发动机工作的稳定性和高效性.