航空发动机控制系统仿真平台设计

针对目前国内航空发动机控制系统设计过程中缺乏准确高效、通用灵活的仿真平台问题,根据高内聚、低耦合的模块化设计准则,结合了涡扇发动机建模技术、控制技术、可视化编程技术和软件开发技术,提出了航空发动机控制系统综合性能仿真平台设计方案。依据设计目标,完成了该平台的总体架构和功能结构设计;利用带有均衡因子的指数权重法建立了发动机分段线性化模型;利用惩罚函数法,采用单纯性优化算法完成控制系统参数设计。整个仿真平台基于MATLAB/Simulink平台上开发,并进行了仿真验证。验证结果表明仿真平台的架构合理,功能完善,运行稳定可靠,具有通用、灵活、易扩展的特点。     

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。     

高空台进排气调压系统半物理仿真试车台

研究航空发动机性能时,仿真技术已经越来越多地应用于控制系统的研究和设计中.高空台开展进排气调压系统用半实物仿真技术研究具有重要的应用价值.介绍了半物理仿真技术在航空发动机高空试验中的作用、关键技术分析和以GE90-70可编程控制系统为平台的进排气调压系统半物理仿真试验台的建设方案.通过仿真试验与原试验结果的对比,表明了所建立的动态仿真系统的正确性和有效性,说明设计的半物理仿真试验系统能实时反映控制系统作用下的真实试车过程.     

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。     

基于快速原型化的数控系统实时仿真平台研制

针对传统仿真方法存在的诸多问题,提出了一种用于航空发动机数字电子控制系统开发的快速原型化实时仿真方法,并研制了基于该方法的电子控制器在回路实时仿真平台;在进行大量试验与验证后,结果表明该平台是行之有效的,并且能够很好地解决仿真阶段普遍存在的一些问题,不仅为某型涡扇发动机数控系统的开发提供了一个实时仿真平台,同时为扩建一种用于航空发动机数控系统开发和验证的、新型的完全半物理仿真平台奠定了基础,具有一定的工程实用价值。     

涡轮后排气温度摆动故障仿真研究

介绍了一种航空发动机低压涡轮后排气温度Tt摆动故障仿真研究方法,分析了导致航空发动机低压涡轮后排气温度摆动故障的典型原因.应用虚拟仪器编程技术,采用模块化编程思想,建立了低压涡轮后排气温度控制系统仿真平台,实现了实际试车过程低压涡轮后排气温度Tt摆动的故障仿真.在传感器信号回路串入低通滤波器进行滤除干扰仿真,根据仿真结果提出了排除Tt摆动故障的方法.经试车验证,此仿真平台能有效指导航空发动机低压涡轮后排气温度控制系统故障排除.     

航空发动机LQG/LTR多变量控制器实验验证

针对航空发动机这一具有耦合和强非线性被控对象,引入了LQG/LTR多变量控制器设计方法,在介绍其原理的基础上利用该方法设计了某型航空涡扇发动机的LQG/LTR控制器;为了检验所设计控制器的性能,设计了硬件在回路仿真系统,从软件编程和硬件选型构建两方面介绍了仿真系统的设计方法,并利用构建的仿真系统验证了所设计的LQG/LTR控制器具有良好的鲁棒性和抗干扰性,表明LQG/LTR方法适合用于航空发动机多变量控制器设计,所设计的硬件仿真系统能较好的再现发动机及其控制系统的工作过程.     

变循环航空发动机半物理仿真研究

变循环发动机数字控制系统属于较新的研究方向,基于此设计变循环发动机半物理仿真平台,通过半物理仿真试验可以及早发现系统设计中的缺陷,确定最佳的设计方案,大大降低试验风险,减少试验成本.搭建了变循环航空发动机半物理仿真平台主要包括五部分:实时发动机模型、油门杆、状态开关、I/O接口箱和数字电子控制器.