基于Python的航空发动机仿真平台开发

航空发动机控制系统研制过程中,系统仿真是控制算法验证、边界条件模拟和故障注入等的有效手段,对提升航空发动机控制系统质量和降低验证成本具有重要作用.结合工程实际需要,基于Python程序设计语言,综合运用面向对象的发动机建模、数据库和人机界面等技术完成某航空发动机全数字仿真平台开发,并通过仿真实验验证了该平台的正确性和可靠性.该平台充分利用了Python在程序设计、数据库、数值分析和GUI等方面的强大优势,具有良好的可交互性和可扩展性.     

航空发动机控制系统故障检测仿真平台研究

通过分析目前航空发动机控制系统故障检测仿真软件缺乏通用性、模块化的问题,将发动机建模、故障检测和组件开发技术相结合,提出并设计了航空发动机控制系统故障检测仿真平台,分析该平台的设计目标、软件总体架构与主要功能.针对某型涡扇发动机为研究对象,给出传感器与执行机构典型故障的模式分析和检测逻辑,在飞行包线设计点进行仿真计算.实践表明该平台能够准确实时仿真发动机控制系统典型故障,具有功能可靠、易扩展、工程化程度高的特点.     

基于面向对象技术的航空发动机性能仿真框架设计

根据航空发动机性能仿真的需要,采用面向对象技术和分层设计思想,构造了航空发动机性能的通用仿真系统框架.该框架中,利用面向对象技术形成了模型对象类属层次关系,并由下向上逐层完善,提高了仿真框架的适应性和可扩展性.利用该仿真系统框架,建立了某单轴涡喷发动机仿真对象模型,通过对其进行静动态特性仿真,验证了该框架的有效性.     

基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统通信研究

航空发动机控制系统发展趋势是分布式控制系统,基于数据总线的通信技术是分布式控制系统的关键.首先对基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统中各节点(FADEC以及智能装置节点)进行了详细设计.然后结合航空发动机分布式控制系统要求设计了CAN通信方案.最后建立了CAN通信验证平台.实验表明设计的通信方案可以满足航空发动机分布式控制系统要求.     

基于Simulink的航空发动机控制律设计与仿真

在航空发动机数控系统设计过程中,计算机仿真技术得到了广泛应用。基于计算机仿真技术,利用Matlab/simulink软件开发数字仿真平台,在某型涡桨航空发动机数控系统方案设计过程中,进行了模型的响应分析,设计了控制规律并进行仿真验证;根据仿真结果,改进设计了前馈补偿环节,并进行了仿真验证;搭建了该型发动机的全数字仿真环境,对控制规律进行仿真验证。通过数字仿真验证了控制规律的可行性,指导了数控系统方案设计。     

航空发动机传感器故障诊断设计与验证综合仿真平台

针对航空发动机传感器故障诊断算法无法快速和高效地完成硬件在回路仿真问题;提出了基于虚拟仪器语言与快速原型化技术的航空发动机传感器故障诊断硬件在回路仿真方法,并研制了基于该方法的硬件在回路实时仿真平台;经过实验验证后,该平台不仅为发动机传感器故障诊断方法提供了实时仿真平台,同时为扩展本平台使之成为完全的半物理仿真平台奠定了基础,有一定的工程实用价值。     

基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计

针对航空发动机PHM系统功能、性能验证要求高、验证内容多、验证业务复杂等实际问题,分析了国外先进航空发动机PHM系统开发验证情况及经验,提出了一种基于知识图谱技术的PHM仿真验证平台设计方法。该方法利用了知识图谱在具有的半结构化、高效性、直观等特点,实现了发动机PHM验证涉及到的故障模式、故障特征、算法模型及专家知识等大量信息知识的有效组织与管理。在此基础上,进一步面向发动机PHM验证数据量大、计算需求高等需求,采用大数据、数据挖掘、机器学习、云服务等技术,搭建了基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台,实现了数据挖掘与信息提取、专家知识获取、多层级融合诊断智能导向型推理等应用。最后,以某型发动机为对象,介绍了发动机PHM仿真验证情况。经实际验证结果分析,该文提出的PHM仿真验证平台能够有效解决航空发动机PHM系统可验证的历史故障样本少、验证功能单一等问题。     

航空发动机的非线性模块化建模与仿真

摘要采用面向对象建模技术和模块化层次化的架构,在发动机非线性数学模型基础上,应用Dymola／Modelica仿真软件开发了航空发动机模块化仿真模型库．该模型库具有分层结构,以及可扩展、标准化的特点．以此模型库为基础,用户可以根据需要灵活地建立相应的发动机系统级模型,并进行仿真验证．文中采用NASA的数据建立了一个混合排气的航空发动机模型,经仿真并与国外仿真结果比较,证明达到了预期目标．     

FADEC半实物仿真平台测控系统设计

在航空发动机控制系统的研制过程中,利用半实物仿真环境开展控制系统集成试验,可在逼近真实台架试车的条件下,验证控制系统各项功能性能。在某型半实物仿真设备建设过程中,分析了设备实际需求,引入了Ethercat工业以太网技术实施测控系统构建,并完成设备建设。该平台投用后,用于多个项目研制,缩短了项目开发周期,节约了研制经费,降低了开发风险。     

大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制设计

提出了大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制系统的软硬件平台,为建立液体火箭发动机综合控制系统奠定了坚实的基础。首先,建立了氢氧补燃发动机实时动态非线性模型,在此基础上得到了设计点线性化模型并验证;其次,在线性模型的基础上采用根轨迹法设计了推力闭环控制器,将控制器与非线性模型联合仿真验证了算法的有效性;最后,介绍了发动机硬件在回路系统的软硬件配置,并进行了控制器的平台验证,从操作和实现方式上验证了软硬件平台。该设计满足算法需求且界面人性化,易于操作。