航空发动机数学模型部件特性修正方法技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机数学模型部件特性修正方法，利用修正系数对部件特性进行修正；修正系数以模型输出和试车数据匹配为原则通过以下方法确定：A、根据发动机结构确定相应的待修正部件特性；B、根据试车数据的最大工作点和最小工作点确定初步的修正系数，并利用初步的修正系数对特性图进行整体缩放；C、依据稳态数据对整体缩放后的特性图进行分块，并确定修正系数的定义域，利用稳态计算模型和优化算法确定部件特性修正系数并得到新的特性图；D、依据动态数据对步骤C所得到的特性图进行分块，并确定修正系数的定义域，利用动态计算模型和优化算法确定修正系数，并获得最终特性图。本发明专利技术具有兼顾稳态特性和动态特性、精度高的优点。

Correction Method of Component Characteristics for Aeroengine Mathematical Model

The invention discloses a method for modifying component characteristics of aero-engine mathematical model, which uses correction coefficients to modify component characteristics. The correction coefficients are determined by the following methods based on the principle of model output and test data matching: A. Determining corresponding component characteristics according to engine structure; B. Preliminary determination of maximum and minimum operating points according to test data. Correction coefficients, and use the initial correction coefficients to zoom the characteristic map as a whole; C. According to the steady-state data, the whole zoom characteristic map is divided into blocks, and the definition domain of the correction coefficients is determined. The steady-state calculation model and optimization algorithm are used to determine the component characteristic correction coefficients and obtain the new characteristic map; D. According to the dynamic data, the characteristic map obtained by step C is divided into blocks, and the definition domain of the correction coefficients is determined. The definition domain of correction coefficient is determined, and the correction coefficient is determined by using dynamic calculation model and optimization algorithm, and the final characteristic diagram is obtained. The invention has the advantages of both steady and dynamic characteristics and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
航空发动机数学模型部件特性修正方法
本专利技术属于航空宇航推进理论与工程中的系统仿真与控制领域，具体涉及一种航空发动机数学模型部件特性修正方法。
技术介绍
航空发动机数学模型被广泛地应用于对真实发动机的性能模拟、控制和健康管理系统设计等应用中。从建模的角度来看，由于建模假设、发动机维护、性能蜕化等因素存在，很难在建模过程中保证所建立的模型性能与真实发动机完全一致，这就需要在建模完成对模型仿真精度进行提升优化。在控制方面，在控制器的设计与验证、发动机性能参数估计与控制策略优化等应用中也需要一个高精度的模型。因此，在建模的基础上有必要进一步提升模型的仿真精度，而通过部件特性修正系数对各个部件的特性进行调整以匹配模型输出与真实发动机性能是一种有效方式。然而，当前对于部件特性修正系数的确定方法存在一些明显的缺陷。一是当前的方法所确定的修正系数只能够保证发动机模型在有限个离散稳态点的仿真输出具有较高精度。换句话说，相应的部件特性修正系数确定方法只适用于确定发动机稳态计算所需的修正系数，而无法确定满足动态仿真精度的部件特性修正系数。事实上，由于发动机的动态过程相较于稳态过程还会涉及到热惯性等因素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机数学模型部件特性修正方法，以模型输出匹配试车数据为原则，利用修正系数对部件特性进行修正；其特征在于，所述修正系数通过以下方法确定：步骤A、根据发动机结构确定相应的待修正部件特性；步骤B、根据试车数据的最大工作点和最小工作点确定初步的修正系数，并利用初步的修正系数对特性图进行整体缩放；步骤C、依据稳态数据对步骤B整体缩放后的特性图进行分块，并确定修正系数的定义域，利用稳态计算模型和优化算法确定部件特性修正系数并得到新的特性图；步骤D、依据动态数据对步骤C所得到的特性图进行分块，并确定修正系数的定义域，利用动态计算模型和优化算法确定修正系数，并获得最终特性图。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机数学模型部件特性修正方法，以模型输出匹配试车数据为原则，利用修正系数对部件特性进行修正；其特征在于，所述修正系数通过以下方法确定：步骤A、根据发动机结构确定相应的待修正部件特性；步骤B、根据试车数据的最大工作点和最小工作点确定初步的修正系数，并利用初步的修正系数对特性图进行整体缩放；步骤C、依据稳态数据对步骤B整体缩放后的特性图进行分块，并确定修正系数的定义域，利用稳态计算模型和优化算法确定部件特性修正系数并得到新的特性图；步骤D、依据动态数据对步骤C所得到的特性图进行分块，并确定修正系数的定义域，利用动态计算模型和优化算法确定修正系数，并获得最终特性图。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：步骤B1、根据试车数据确定最大工作点和最小工作点的测量值；步骤B2、利用如下式(1)所示的修正系数xnew1对各个部件特性图进行缩放：式中，x表示修正系数，π表示压比，m表示折合流量，η表示效率，下标new0表示原始的特性图，下标new1表示经过上式缩放的特性图；步骤B3、优化式(1)中的修正系数使得稳态模型的计算结果与最大工作点的测量值误差最小，从而确定相应修正系数xnew1的值；步骤B4、利用如下式(2)所示的修正系数xnew2对经过式(1)缩放的特性图再次进行缩放：式中，下标new2表示经过上式缩放的特性图，d表示稳态模型利用特性图new1计算得到的最大工作点；步骤B5、优化式(2)中的修正系数使得稳态模型的计算结果与最小工作点的测量值误差最小，从而确定相应修正系数xnew2的值。3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：步骤C1、按照稳态试车数据的输入量，利用稳态模型估计各个稳态点的折合转速；步骤C2、在步骤B整体缩放后的特性图new2上，根据所估计的折合转速内插转速线并初步划分转速区域，使得划分后的各区域内具有尽可能少的稳态点；步骤C3、选定除最大工作点之外，折合转速最大且其左下方/左方相邻转速线尚未被修正的至少一个稳态工作点，利用下式(3)对所选稳态点相应的特性线进行修正：式中，x表示修正系数，π表示压比，m表示折合流量，η表示效率，下标new2表示步骤B整体缩放后的特性图，下标new3表示经过式(3)修正后的特性图，ηref表示效率参考值，根据所对应的部件进行选取；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞淑伟，李秋红，张海波，冯海龙，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32