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关键词
- 基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制
- 作者： 金崇文 郑前钢 张海波 房娟 胡忠志 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制 航空发动机 状态变量模型 复合推进系统动态模型 预测控制
- 描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。
- 基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制
- 作者： 金崇文 郑前钢 张海波 房娟 胡忠志 来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制 航空发动机 状态变量模型 复合推进系统动态模型 预测控制
- 描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。
- 基于NN-PSM的航空发动机机载自适应稳态模型
- 作者： 项德威 郑前钢 张海波 陈铖 房娟 来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 自适应 基线模型 神经网络 推进系统矩阵 机载稳态模型
- 描述： 卡尔曼滤波器实时估计发动机健康参数，提高模型的自适应能力。在大包线、变状态的飞行条件下进行仿真验证，并与传统的复合推进系统模型（CPSM）进行对比，结果表明：NN-PSM模型的平均精度在0.66%以内，而CPSM的平均精度为2.07%以内，运行时间仅为CPSM的1/10，且具有数据存储量少的特点。
- 基于NN-PSM的航空发动机机载自适应稳态模型
- 作者： 项德威 郑前钢 张海波 陈铖 房娟 来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 自适应 基线模型 神经网络 推进系统矩阵 机载稳态模型
- 描述： 卡尔曼滤波器实时估计发动机健康参数，提高模型的自适应能力。在大包线、变状态的飞行条件下进行仿真验证，并与传统的复合推进系统模型（CPSM）进行对比，结果表明：NN-PSM模型的平均精度在0.66%以内，而CPSM的平均精度为2.07%以内，运行时间仅为CPSM的1/10，且具有数据存储量少的特点。
- 基于非线性模型预测的航空发动机性能寻优控制
- 作者： 郑前钢 金崇文 项德威 来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机控制 性能寻优控制 机载模型 非线性模型预测控制 复合推进系统动态模型
- 描述： 提出一种基于非线性模型预测的航空发动机性能寻优控制方法，以提升性能寻优控制的响应速度。基于风扇进口温度插值的复合推进系统动态模型建模方法建立全包线机载预测模型，以实时估计发动机性能参数及有限时域内的未来输出；基于非线性模型预测控制方法，将最大推力模式、最小油耗模式、最低涡轮温度模式3种性能寻优控制模式转化为实时动态性能寻优问题，并设计相应实时控制的性能指标，提升发动机响应速度。仿真结果表明：相比于传统方法，所提出方法建立的机载模型在3种性能寻优控制模式下有较好的控制效果且响应速度提升0.5～5 s，在高空巡航工作点，最大推力模式下推力提高19.8%，最小耗油模式下耗油率下降3.12%，最低涡轮前温度模式下涡轮前温度下降17 K，验证了控制方法的有效性。
- 基于状态感知的航空发动机变基线模型建模方法研究
- 作者： 陈铖 郑前钢 汪勇 张海波 来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 高斯混合模型 航空发动机 飞行数据 状态感知 机载模型 变基线模型
- 描述： 机载模型是先进航空发动机控制方法的基础，基线模型作为机载模型的重要组成部分，其建模准确度决定了机载模型的精度。针对传统单一基线模型在局部飞行包线精度高，而难以用于发动机全包线、全状态稳态性能预测的问题，提出了一种基于状态感知的发动机变基线模型建模方法。首先在小波变换滤波的基础上，提出基于状态感知的最优稳态数据筛选阈值计算方法，以减少稳态数据的错选或遗漏；其次，提出基于高斯混合模型（GMM）的变基线模型建模方法，利用GMM实现飞行数据自主聚类，并结合回归分析法，构建全包线、全状态的高精度变基线模型。仿真结果表明：本文提出的稳态数据筛选方法能有效避免数据错选或遗漏，相比于常规的单一基线模型，所提出的变基线模型可使高、低压转子转速的相对均值误差分别减小45%、30%以上。该方法能显著提升基线模型精度，同时实现了稳态数据自动化提取，避免了过多依赖人工经验且难以获得最优阈值的问题。
- 基于双向优化策略的航空发动机多变量加速控制规律优化研究
- 作者： 姜威 尹金星 郑前钢 张海波 来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机 加速优化 双向优化策略 涡扇发动机 几何调节规律
- 描述： 针对航空发动机传统加速优化采用并行优化方法，未能有效利用燃油与几何变量的配合作用，提出了一种基于双向优化策略的加速控制规律优化方法。并行单向优化方法中的目标函数集中在发动机当前性能上，燃油的主导作用限制了紧贴约束边界优化过程几何变量的调节范围；而几何变量是通过增加空气流量、提高旋转部件效率等措施改善燃油流量的变化速率来间接提高发动机加速性能。因此，双向优化策略根据控制量在提高加速性作用方式的不同，将多变量并行优化分解为燃油单变量和几何多变量优化并分别采用不同的目标函数，通过确定的加速燃油控制规律正向优化几何加速调节规律，然后根据几何调节规律反向求解加速燃油控制规律。仿真结果表明：在正向优化过程中，喘振裕度不再紧贴约束限制线，优化后的加速时间从4.44s缩短至3.32s，双向优化策略的加速时间优于传统并行方法，且优化出的多变量控制规律更平稳，更便于线性化。
- 民航A320飞机维修故障分析及质量改进方法研究
- 作者： 张海波 来源： 内燃机与配件 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 质量改进 故障分析 民航飞机
- 描述： 在近年来,民航事业发展如日中天,不仅为公众提供良好的交通条件,在促进国内外贸易往来、旅游和各种活动当中也起到良好的助推作用。作为交通运输结构中重要组成部分,民航的基本要求是安全可靠、舒适准时,但民航飞机结构复杂、技术含量较高,在长期运行当中难免由于各种原因产生故障,如果不能及时进行维修,则导致航班延误,甚至产生安全事故。本文以民航A320飞机的维修故障为例进行分析,并提出相应的质量改进方法。
- STOVL飞机发动机多变量控制方法
- 作者： 庞淑伟 李秋红 任冰涛 张海波 来源： 航空动力学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 负载前馈 短距起飞/垂直降落 多变量控制 工作模式切换 分块解耦
- 描述： 短距起飞/垂直降落(STOVL)飞机发动机已采用多变量控制方法。基于鲁棒稳定性和条件数分析、块相对增益矩阵分析,对STOVL飞机发动机不同工作模式下的三变量控制系统输出选择和控制结构设计进行了研究。对常规工作模式,提出了基于多目标优化的三变量分块解耦控制方法,通过定义最优指标实现动态跟踪和分块间的耦合抑制。对常规工作模式和垂直起降工作模式间的切换,提出基于升力风扇功率前馈的复合控制方法,以消除负载变化对系统性能的影响。仿真结果表明:提出的控制方法能够保证常规工作模式下良好的解耦控制效果,能够实现不同工作模式间的平稳过渡,验证了控制方法的可行性。