《智慧型發動機性能退化緩解控制若干關鍵技術研究》是依託南京理工大學，由趙永平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：智慧型發動機性能退化緩解控制若干關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙永平
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目對智慧型發動機性能退化緩解控制技術展開科學研究。研究內容為三大部分：一為內環控制，研究多變數魯棒控制器及控制規律以滿足飛行任務的需要；二為外環控制，首先展開高精度推力估計器的研究，這是一個難點也是一個重點，國內研究也剛處於起步階段，並要利用融合技術研究推力估計器以期提高其精度。在此基礎上展開外環控制器及控制規律的研究，同時還要協調好內外環的工作時段；三為智慧型控制，首先需要建立一個機載的嵌入式額定發動機實時模型，更重要的是初步建立一個航空發動機健康管理模組，本項目將結合先進的模式識別技術重點研究對航空發動機氣路故障和感測器故障的複合診斷，並能對兩者進行有效的區分。最後，對智慧型航空發動機性能退化緩解控制技術進行數字仿真驗證和半物理仿真實驗研究，並對智慧型發動機性能退化緩解控制技術作出評價。該項目的研究成果將對飛機/發動機綜合智慧型控制系統的進步起推動作用。
結題摘要
本項目對智慧型發動機性能退化緩解控制技術展開科學研究。在本項目執行期間，取得了豐富的研究成果。這主要包括以下幾個方面的研究內容：1、針對發動機建模，我們建立了部件級非線性發動機實時模型，此模型求解速度快，計算精度高；2、在分別研究基於模型和基於數據的發動機氣路故障診斷的基礎，將兩者進行融合，取得了比單獨使用基於模型和數據驅動故障診斷方法更高的故障診斷準確率；3、在改進線上貫序極端學習機的基礎上，將其套用到航空發動機感測器故障的診斷和隔離，結果表明該算法能夠對發動機雙感測器偏置故障和單感測器漂移故障進行有效的診斷和隔離，並具有較高的預測精度和實時性；4、結合局部學習思想和集成學習技術，本項目提出了一種基於支持向量機-極端學習機-卡爾曼濾波器的航空發動機感測器故障和氣路故障診斷的方法，該法能夠準確地區分感測器故障和部件故障，實現故障的有效定位；5、針對推力估計器的特點，改進了最小二乘支持向量回歸機的加權策略，在此基礎上設計出了滿足性能退化緩解控制需要的高精度推力估計器；6、在提出一種多目標蜂群算法的基礎上，將其套用於航空發動機H2/H∞控制器的求解，實驗表明該控制器具有較好的魯棒性和抗干擾性，同時調節時間短，動態品質較好；7、本項目將自抗擾技術用於限制保護控制器設計，利用自抗擾控制器的擴張觀測器，動態估計未知擾動和系統特性，對實際控制量進行反饋補償，實現超限後的快速保護，提高了發動機的安全性；8、對於外環控制，採用PI控制來調節內環控制器的輸入指令實現間接控制推力的目的。當發動機發生蛻化時，此時推力估計器輸出的推力和推力指令之間存在誤差，利用PI控制器產生一個轉速指令的增量來修正內環控制器的控制指令，從而內環控制器能夠控制航空發動機輸出期望的推力來保證飛機兩台發動機推力的平衡以及飛機飛行狀態的不變；9、將研究內容進行集成構成性能退化緩解控制，對其進行數字和半物理仿真實驗。本項目通過對智慧型發動機性能退化緩解控制若干關鍵技術進行研究，表明性能退化緩解控制技術具有重要的套用前景和科學價值，對飛機/發動機綜合智慧型控制系統的進步起推動作用，縮短了我國與航空大國美國在這方面的差距，為後續的研究打下了堅實的技術基礎和提供智力支持。
