网格环境下的航空发动机集成设计与分布仿真研究

建立了一个开发航空发动机分布仿真的系统环境．该环境中子模型具有自治性,子模型的设计者可以根据自己的需要选择所使用的工具,定义变量以及他们与其他设计者之间的关系．应用新兴的网格技术建立了一个集成设计和分布仿真的环境框架,它可以灵活地建立和修改基于部件对象模型建立起来的航空发动机模型,并尝试解决仿真中存在的多学科耦合以及大计算量的问题．该框架具有图形化界面,可以方便地更改发动机的参数和结构,其所具有网格技术的易扩展性也为今后建立更复杂的发动机模型提供了良好的平台．研究人员可以应用该系统提供的可扩展设计和仿真环境,灵活地组建新的航空发动机模型并进行仿真．     

飞机环境控制系统计算机仿真模型库的开发

介绍了飞机环境控制系统中发动机引气、热交换器、管道、文氏管以及阀门等部件的数学模型。在此基础上,采用分模块建模的思想,利用MATLAB/SIMULINK仿真平台开发了飞机环境控制系统计算机仿真模型库。所开发的模型库具有仿真速度快、通用性以及实时性好的特点。利用该模型库可任意构建飞机环控系统仿真模型,完整地仿真我国现行的飞机环境控制系统,并对其进行稳态及动态性能仿真计算。以某型飞机环境控制系统为例,利用该模型库构建了环控系统完整的全流量仿真模型,并给出稳态计算结果和动态响应分析。     

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。     

水中对抗仿真系统实体模型管理问题的研究

水中对抗作战仿真系统是模拟水中武器对抗作战的网上仿真演练系统。对于大规模的仿真演练,必然要求开发有效的、功能完善的模型管理系统。该文介绍了开发仿真实体模型管理系统过程中的方法：首先从系统仿真建模工作开始进行分析和研究,采用层次化、模块化建模并将仿真模型与仿真实验平台有效分离,规范了建模过程,分析了采用DLL技术在模型实现中的应用,并根据模型的特点,分析了采用模型库与模型管理系统对仿真模型进行管理的方法。     

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.     

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.     

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Dymola的开关磁阻电机建模及仿真

该文提出了采用新的面向对象建模工具Dvmola仿真软件对开关磁阻电机(SRM)建立模块化模型并进行仿真的思路。该文采用改进快速非线性法建立了SRM的数学模型，在此基础上，建立了一个包含电机、功率转换电路、电流控制器等部件在内的模型库，并简述了模型的基本结构。最后通过组建简单的电动、发电系统，进行仿真实验来验证本思路的可行性以及模型的实际效能，获得了满意结果。     

基于SMI辨识的航空发动机模型建立

文中采用子空间模型辨识结合预报误差的方法在某一稳态点对某型航空涡轮发动机的动态模型进行了辨识,建立了该型航空涡轮发动机在该稳态点的'小偏离'动态状态空间模型,以满足在航空发动机性能分析以及故障诊断等领域对动态模型的需要.仿真结果表明,所采用的辨识方法很好地融合了子空间方法的简单性和预报误差法的最优性,用于航空发动机模型辨识是可行的.采用该辨识方法所得的发动机模型具有较高的精度,可以用于航空发动机性能分析,发动机控制以及故障诊断等领域.     

基于BP网络的航空发动机传感器硬故障检测

研究了航空发动机传感器的故障类型.针对传感器硬故障本身的特点,使用神经网络训练并建立发动机传感器模型,依据建立的模型线计算出传感器正常运行时上下阈值,最后将计算出来的阈值嵌入到工控机中,进行航空发动机传感器在线实时硬故障检测的仿真模拟.整个算法软件采用C++语言编写,占用资源少、运行速度快、精度高、实时性强,根据仿真图形分析,该算法软件能够准确地监测航空发动机传感器的故障.     

基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制

随着我国现代化进程的不断加快,航天航空技术标准越来越高,对于航空发动机运转工况的鲁棒性和适应性提出了更高的要求。传统的航空发动机变增益设计步骤繁琐,不能将发动机置于整个航空器的运转去考虑设计,使发动机变增益缺乏相应的稳定性和适应性,易出现系统问题。为此,提出一般基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制系统,依据航空发动机结构参数,考虑到航空器在空中负载特性,计算出新的约束极点 模糊变增益,在航空器发动机工作范围连续增益,避免了传统增益切换情况,在转速控制上确定误差等因素,将非线性控制设计分解为多个线性子问题,使航空器控制系统能够沿着LPV参数轨迹保持良好的运转,保持稳定性能。仿真实验证明,提出的基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制系统控制效果优于传统方法,在航空器发动机转速改变时,控制精度能够满足要求 ,改变航空器负载时,有效对目标进行变增益控制。提出的控制方法对航空发动机鲁棒变增益控制问题提供了新的解决办法,具有较大应用价值。     

基于双通道传感器的航空发动机在线故障诊断系统研究

对基于双通道传感器的航空发动机在线故障诊断和隔离技术进行了研究;在发动机机载非线性模型的基础上,对发动机的双通道传感器分别设计混合卡尔曼滤波器,利用该滤波器在线估计双通道传感器输出,并结合实际双通道传感器测量值以及发动机机载非线性模型的输出值在线实现传感器故障检测和隔离、部件故障及异常检测确认;利用该技术建立了某型涡扇发动机在线故障诊断系统,通过仿真实例验证了该系统的诊断性能,实验结果表明,本文所建立的在线故障诊断系统能够较好的完成故障诊断与隔离、部件故障及异常检测等功能,为此类系统的工程应用提供了理论依据。     

航空发动机传感器故障诊断

研究航空发动机传感器故障诊断问题,由于发动机传感器故障样本有限、小样本、非线性变化特点,传统大样本传统故障方法故障诊断准确率低。为提高传感器故障诊断准确率,提出一种混沌粒子群算法(CPSO)和最小二乘支持向量机(LSS-VM)相结合的传感器故障诊断算法(CPSO-LSSVM)。首先将发动机传感器信号输入到LSSVM进行学习,并采用CPSO进行优化,找到最优LSSVM参数,从而建立传感器故障诊断模型,最后采用已建立模型对传感器故障进行仿真测试。仿真结果表明,CPSO-LSSVM提高了航空发动机传感器故障诊断的准确率,能准确地对空发动机传感器故障进行诊断,提供民飞行安全性能保障。     

Computational modular model library of gas turbine

Designing and developing new aircraft engine is time-consuming and expensive. Computational simulation is a promising means for alleviating this cost, but constructing flexible simulation software capable of evaluation of integrated aircraft engine system architectures is hard work. This paper addresses the design of a tool—a generic modular-modeled library of air gas turbine, this library is based on object-oriented technology and hierarchical decomposition and provides a flexible component-based representation for defining, modifying, and simulating the aircraft gas turbine system, subsystem and components. It enables users to customize and extend the framework to add new functionality or adapt the simulation behavior as required, and it allows new models to be composed programmatically or graphically to form more complex models. The model library can be used in steady-state and transient analysis of the aero-engine. It is also a user-friendly, accurate, fast PCbased and easily reusable simulating tool. The advanced object-oriented simulation language Modelica is used to construct this library. Modelica provides a powerful tool to design the library. All of the work described in this paper is developed based upon Dymola/Modelica.     

基于KQ的航空发动机多变量控制算法研究

针对某型双转子、双涵道混合排气式涡扇发动机多变量控制系统要求,首先以相关增益矩阵方法研究了航空发动机多变量控制方案中的被控参数与控制量的一一对应关系问题,然后阐明了KQ算法的基本原理和基本算法,并以飞行条件为H=11 km、Ma =1.2为仿真算例点,设计了基于KQ算法的多变量控制器.与非线性部件级气动热力学模型组成控...     

神经网络和卡尔曼滤波融合的航空发动机传感器故障诊断

为提高航空发动机传感器故障诊断的准确率和可靠性,使用改良的D-S证据理论,对基于神经网络和卡尔曼滤波的2个诊断子系统的诊断结果进行决策融合;仿真结果显示,在发动机稳定状态下,经过融合,整个系统降低了误诊率,改善了诊断性能;文章还针对加强噪声强度的情况下,通过调整2个子系统的权重,在保证准确率的同时提高了系统的抗噪声性能;研究表明D-S理论可以比单独应用单一诊断算法的子系统更具好的诊断效能。     

航空发动机轮盘参数化结构优化

为降低航空发动机轮盘的质量,提高发动机推质比,对发动机转子轮盘进行参数化结构优化设计.研究辐板不同高度处厚度与轮盘径向破裂裕度的关系,以简化轮盘辐板优化方法.以周向破裂转速裕度为约束条件,体积最小为优化目标函数,利用Isight软件和有限元数值模拟方法研究轮盘盘心优化方法,并通过算例计算验证其正确性.结果表明：在满足约束条件的基础上,轮盘体积减小8.66%,最大等效应力减少10.4%.该方法可为航空发动机轮盘轻量化开发提供参考.     

Multiprogrammed non-blocking checkpoints in support of optimistic simulation on myrinet clusters

CCL (checkpointing and communication library) is a software layer in support of optimistic parallel discrete event simulation (PDES) on myrinet-based COTS clusters. Beyond classical low latency message delivery functionalities, this library implements CPU offloaded, non-blocking (asynchronous) checkpointing functionalities based on data transfer capabilities provided by a programmable DMA engine on board of myrinet network cards. These functionalities are unique since optimistic simulation systems conventionally rely on checkpointing implemented as a synchronous, CPU-based data copy. Releases of CCL up to v2.4 only support monoprogrammed non-blocking checkpoints. This forces re-synchronization between CPU and DMA activities, which is a potential source of overhead, each time a new checkpoint request must be issued at the simulation application level while the last issued one is still being carried out by the DMA engine. In this paper we present a redesigned release of CCL (v3.0) that, exploiting hardware capabilities of more advanced myrinet clusters, supports multiprogrammed non-blocking checkpoints. The multiprogrammed approach allows higher degree of concurrency between checkpointing and other simulation specific operations carried out by the CPU, with benefits on performance. We also report the results of the experimental evaluation of those benefits for the case of a Personal Communication System (PCS) simulation application, selected as a real world test-bed.