基于Matlab的发动机/飞行器综合建模与参数估计技术研究

摘要

本文研究了基于Matlab的发动机/飞行器一体化建模技术，并在航空发动机简化自适应模型的基础上开展了发动机性能参数估计的研究。
　　本文首先在Matlab平台下建立一种适宜于快速控制原型的发动机/飞行器一体化模型。先在C语言发动机/飞行器一体化模型的基础上，通过加入接口函数生成动态链接库——MEX文件。最后，在Matlab平台下调用MEX文件搭建发动机/飞行器一体化模型并进行了仿真验证。
　　针对航空发动机个体之间存在差异、部件发生蜕化等问题，通过建立简化自适应模型，对发动机进行实时诊断。首先采用神经网络建立简化模型的基线模块，并与状态变量模型一起组成稳态基点模块，用于获得当前工况下的发动机可测参数。然后，使用卡尔曼滤波器对发动机健康参数进行估计。最后，通过性能参数跟踪模块实现了对发动机性能参数的准确跟踪。
　　由于航空发动机工作范围广，参数变化范围大，单点建立的简化自适应模型不能满足航空发动机对控制系统的要求。因此，本文采用双线性插值算法重新设计了发动机的基线模块和性能参数跟踪模块，实现了简化模型诊断包线的扩大。仿真试验表明了该简化模型能够对发动机性能参数进行准确估计。
　　针对实际航空发动机传感器个数较少而发动机部件蜕化量个数较多这一矛盾，建立了基于奇异值分解(SVD)算法的简化模型。该简化模型能够根据少量传感器信号实现对真实发动机的准确跟踪。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表目录

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 基于Matlab的发动机/飞行器综合系统实时模型

1.3 航空发动机的性能参数估计

1.4 本文内容安排

第二章 发动机/飞行器建模平台研究

2.1 概述

2.2 Matlab软件介绍

2.3 配置Matlab与VC++6.0接口文件

2.4 小结

第三章 基于Matlab的发动机/飞行器一体化建模研究

3.1 概述

3.2 涡轴发动机/直升机部件级模型

3.3 搭建涡轴发动机/直升机一体化模型

3.4 涡轴发动机/直升机一体化模型响应仿真结果

3.5 涡扇发动机/固定翼飞机部件级模型

3.6 搭建涡扇发动机/固定翼飞机一体化模型

3.7 涡扇发动机/固定翼飞机一体化模型响应仿真结果

3.8 小结

第四章 发动机机载简化自适应模型研究

4.1 概述

4.2 简化自适应模型

4.3 自适应模型全数字仿真

4.4 实物在回路仿真

4.5 小结

第五章 发动机简化模型的包线适应性研究

5.1 概述

5.2包线适应性简化模型基线模块

5.3 包线适应性简化模型卡尔曼滤波模块

5.4 包线适应性简化模型性能参数跟踪模块

5.5 包线适应性简化模型数字仿真

5.6 本章小结

第六章 基于奇异值分解的航空发动机性能参数估计

6.1 概述

6.2 基于SVD算法的简化模型

6.3 仿真试验分析

6.4 小结

第七章 总结与展望

7.1 本文工作总结

7.2 本文展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文