基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性查找插值方法技术

本发明专利技术公开了基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性查找插值方法，包括步骤：步骤1)数据输入；步骤2)根据步骤1)输入的输入数据查找目标参数在表中的具体位置。本发明专利技术设计在查找目标参数时引入航空发动机燃气热力学属性动态记忆数据，通过与记忆数据的判断，快速查找出目标参数的具体位置。查找出目标参数的具体位置。查找出目标参数的具体位置。

【技术实现步骤摘要】
基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性查找插值方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机总体性能数学建模与仿真
，主要涉及基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性查找插值方法。

技术介绍

[0002]航空发动机机载自适应模型可用于发动机性能健康监视与故障诊断、先进控制算法(如性能寻优控制、直接推力控制)的设计及验证，目前国内外机载自适应模型大多采用基于卡尔曼滤波器估计的方法，该方法实现简单、计算速度快，但单个卡尔曼滤波估计器不适用于全包线工况点；而航空发动机非线性部件级数学模型根据航空发动机各个部件气动热力学原理进行性能模拟计算，虽计算复杂，但仅用一个非线性部件级模型即可模拟真实发动机在全包线范围内所有工况点，随着微控制器的快速发展以及航空发动机非线性部件级模型实时性提高方法的研究，航空发动机部件级模型直接作为机载模型使用将成为可能。限制部件级模型机载应用的因素比较多，如部件级模型计算方法复杂，发动机流路计算耗时过多，进而导致部件级模型在机载设备上计算实时性往往达不到要求。通过提高航空发动机燃气热力学属性插值计算效率，可以大大缩短航空发动机非线性部件级动态模型的单步仿真计算耗时，从而为航空发动机部件级模型直接作为机载模型使用扫除了障碍。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法，从减少模型单次流路计算耗时上着手，采用基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找方法插值燃气热力学属性，与折半查找相比，查找次数减小，进而减少模型单次流路计算时间。
[0004]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法，包括：
[0006]步骤S1、设第k次查找的算法的数据的输入,包括目标数据d
k
、记忆数据与目标数据表S{a1,a2,a3,...,a
n
}的输入，其中记忆数据包括上一查找步的目标数据d
k
‑1及上一查找步的目标数据所在表的具体位置id
k
‑1；
[0007]步骤S2、采用基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法查找目标参数；其特征在于，所述步骤S2具体包括如下步骤：
[0008]步骤S2.1、根据目标参数类型(总温、比焓、比熵)输入目标数据表：
[0009]S{a1,a2,a3,...,a
n
}
[0010]式中，S为目标数据表，表中有n个数据元素且均为实数，数据递增或递减排列，本文以递增为例，阐述具体流程；
[0011]步骤S2.2、根据输入待查找的当前时刻目标数据d
k
、前一时刻目标数据d
k
‑1，计算出当前时刻目标数据与前一时刻数据的差值δd
k
，其中δd
k
、d
k
与d
k
‑1之间的关系为：
[0012][0013]式中，δd
k
＝d
k
‑
d
k
‑1；
[0014]步骤S2.3、判断待查找目标数据是否越界，即待查找目标参数是否在数据表有效范围内，若越界则令当前目标数据所在数据表的位置为最小值与最大值，其具体表达式为：
[0015][0016]步骤S2.4、判断待查找目标数据与上一步查找目标数据所在表中具体位置id
k
‑1是否满足当前待查找目标数据范围要求，具体表达式为：
[0017][0018]式中，sort为上一步的位置id
k
‑1不满足当前待查找目标数据范围要求，继续查找；
[0019]步骤S2.5、分段查表，具体的；
[0020]步骤S2.5.1、若当前目标数据与前一时刻数据的差值大于等于0，即δd
k
≥0，表征待查找目标数据较上一步目标数据递增趋势，当前待查找目标数据所在表中的位置必大于上一步目标数据所在表中的位置，具体表达式为：
[0021]id
k
＞id
k
‑1[0022]此情况下，则以上一步目标数据的位置id
k
‑1+1为起始点，顺序递增查找当前待查找目标数据所在表中的位置id
k
。
[0023]步骤S2.5.2、若当前目标数据与前一时刻数据的差值小于0，即δd
k
＜0，表征待查找目标数据较上一步目标数据递减趋势，当前待查找目标数据所在表中的位置必小于上一步目标数据所在表中的位置，具体式子为：
[0024]id
k
＜id
k
‑1[0025]此情况下，则以上一步目标数据的位置id
k
‑1‑
1为起始点，顺序递减查找当前待查找目标数据所在表中的位置id
k
。
[0026]步骤S2.6、保存当前查找的目标数据与上述步骤查找出的当前待查找目标数据所在表中的位置，作为下一仿真时刻点计算燃气热力学属性的记忆数据。
[0027]有益效果：
[0028](1)本专利技术采用基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法计算航空发动机燃气热力学属性，与折半查找方法相比，有效减小查找次数，可以减少非线性模型流路计算时间。
[0029](2)本专利在引入记忆数据，保存上一仿真时刻点的燃气热力学属性的目标数据d
k
‑1与上一仿真时刻点的目标数据所在表中的位置id
k
‑1，在当前仿真时刻点与上一仿真时刻点目标参数差别不大的情况下，快速找出当前待查找目标数据所在表中的位置id
k
。
附图说明
[0030]图1基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法用于压气机部件燃气热力学属性计算的流程图；
[0031]图2基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法流程图；
[0032]图3燃气热力学属性计算函数测试输入数据曲线；
[0033]图4涡轴发动机动态实时仿真测试输入供油曲线。
具体实施方式
[0034]航空发动机燃气热力学属性计算采用变比热法，具体为高阶多项式拟合公式，正向计算与反向计算均非常耗时，为了提高模型的实时性，通常的方法是事先将若干点数据计算出来，在使用时查表后直接插值，而查找方法通常使用折半查找，本专利公开了一种新的查找方法，查找次数较折半查找少，提高了发动机模型计算实时性。
[0035]图1为基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法用于压气机部件燃气热力学属性计算的流程图。图1中涉及的函数说明如下：
[0036](1)由总温计算比焓函数
[0037]CalcuH(f
in
,T
in
,T1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性查找插值方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取第k个查找步的输入数据，包括当前目标数据d
k
、记忆数据，其中记忆数据包括上一查找步的目标数据d
k
‑1及上一查找步的目标数据d
k
‑1在目标数据表S的位置id
k
‑1；2)采用基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性递推查找插值方法查找目标数据。2.如权利要求1所述的基于记忆数据的航空发动机燃气热力学属性查找插值方法，其特征在于，步骤2)的实现过程为：2.1)获取目标数据表S：S{a1,a2,a3,...,a
n
}式中，a
n
为焓或熵或总温数据，n为数据元素且均为实数；2.2)计算当前目标数据d
k
和上一查找步的目标数据d
k
‑1的差值δd
k
：2.3)判断当前目标数据d
k
是否在目标数据表S范围内，若不在目标数据表S范围内则令当前目标数据d
k
在目标数据表S的位置id
k
为目标数据表S的起始位或末位：其中，1为目标数据表S的起始位，n为目标数据表S的末位；2.4)判断位置id
k
‑1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文祥，龙前广，
申请(专利权)人：南京兰博高新技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：