高精度航空发动机机载自适应实时模型研究

摘要

高精度航空发动机机载自适应实时模型是飞/推综合控制、状态监视及诊断技术的基础。本文针对某型涡扇发动机开展了自适应建模技术研究。
　　首先，基于部件级模型开展设计点修正研究。提出了一种基于变适应度函数的模型优化算法，以达到减小总体建模误差，提高模型精度的目的。在稳态模型的基础上，采用遗传算法对引气系数、总压恢复系数、各部件的特性进行了修正，使修正后的模型输出与实验数据相一致。
　　其次，以设计点的修正结果为基础，进行非设计点修正研究。提出了一种基于多点匹配和分段修正的优化策略，利用遗传算法优化各部件特性，实现非设计点的匹配。同时引入修正因子函数，以已匹配的非设计点为基础，选择恰当的修正因子函数系数，对剩余的工作点以换算转速为基准进行匹配。
　　最后，在完成修正的发动机模型基础上，研究了自适应建模方法。根据发动机部件级模型，采用最小二乘法拟合法建立稳态点状态变量模型，并将发动机部件性能蜕化量增广到状态变量模型中，设计了卡尔曼滤波器和降维状态观测器，估计出发动机的性能退化并修正模型，实现了模型的自适应。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1发动机自适应实时模型的研究意义

1.2发动机模型修正技术

1.3 发动机自适应模型

1.4本文主要研究工作

1.5 本文内容安排

第二章 遗传算法

2.1 引言

2.2 遗传算法基本原理

2.3 遗传算法主要特征

2.4 遗传算法基因操作

2.5遗传算法的参数选择

2.6小结

第三章 部件级模型设计点匹配

3.1 引言

3.2 航空发动机数学模型概述

3.3 航空发动机模型设计点修正

3.4发动机引气系数和总压恢复系数修正

3.5 发动机设计点修正流程

3.6仿真结果与分析

3.7小结

第四章 部件级模型非设计点匹配

4.1 引言

4.2 非设计点匹配策略

4.3 非设计点修正

4.4 基于修正因子函数的非设计点匹配

4.5 仿真结果与分析

4.6小结

第五章 发动机自适应模型的建立

5.1 引言

5.2 起动模型

5.3机载自适应模型结构

5.4自适应模型设计

5.5仿真结果与分析

5.6小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的论文