一种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法技术

本申请属于航空发动机变量控制领域，特别涉及一种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法。包括：步骤一、在射流预冷发动机进口总温同一测点的临近位置安装两支非相似余度的进口总温传感器，获取两支非相似余度的进口总温传感器测量值；步骤二、构建射流预冷发动机进口总温传感器传递函数模型；步骤三、根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值以及所述传递函数模型进行射流预冷发动机进口总温传感器时间常数辨识；步骤四、根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值、所述传递函数模型以及所述时间常数，计算出每个计算周期的进口总温输出。本申请能够解决单一传感器带通滤波导致的欠补偿和过补偿问题。波导致的欠补偿和过补偿问题。波导致的欠补偿和过补偿问题。

【技术实现步骤摘要】
一种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法


[0001]本申请属于航空发动机变量控制领域，特别涉及一种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内外在涡轮发动机射流预冷扩包线方面开展了大量研究，即在进气道加装喷水预冷装置，向进气道中喷入雾化的液态水，通过水蒸发吸热，降低发动机进口总温。航空发动机控制计划依据发动机进口总温进行换算修正，射流预冷控制系统将发动机进口总温作为反馈调节参数调节冷却水量。因喷入进气道的液态水不完全蒸发和汽化，进气道中工作介质由空气变为空气和水蒸气的混合气，甚至有部分未蒸发的液态水滴颗粒。射流时两相流流场复杂，水蒸气以及液态水对发动机进口的常规铂电阻或者热电偶传感器气流温度测量结果的精度造成较大的影响，甚至导致对发动机性能结果的失效判定。
[0003]目前国内针对温度传感器需要增加防水保护套，并基于惯性原理，利用水滴和气体的惯性差别较大的特点分离水气。但是在测温过程中，传感器要感知被测介质温度的变化，必须与被测介质建立热平衡，因保护套的存在，从被测介质温度改变到传感器感知到被测介质温度变化过程变长，即这种传感器具有较长的响应时间。这使得传感器输入和传感器输出之间的存在较大的动态响应差异。从时域上来说，射流预冷防水温度传感器动态响应误差产生的原因主要是传感器的响应时间太长，传感器的输出结果不能正确反映被测信号的快速变化，从而造成测量结果与被测信号之间产生波形畸变，如图1所示，其中实线表示真实信号，虚线为传感器输出信号。从频域上来说，射流预冷防水温度传感器因为保护套的原因导致了动态特性的频带不够宽，幅频特性不平坦，相频特性不是理想的直线，进而导致被测信号中的频谱分量，有的被放大，有的被减小，不同频率分量通过测量系统时会受到不同程度的衰减和延迟。
[0004]在瞬态测量中，射流预冷防水温度传感器的测量动态响应误差较大，对传感器的输出进行后处理十分必要，扩宽动态特性的频带，提高传感器的热响应特性，达到航空发动机控制系统瞬态测温的要求。现有技术中，如图2所示，在传感器输出后增加动态补偿器，常用零极点配置方法进行动态补偿。零极点配置的原理是先将传递函数的零极点求出，观察原传递函数的零极点，随后设计一个补偿器串联在原系统之后，补偿器的作用是将原先系统的时间常数减小，它的分子等于原传递函数的分母，它的分母是将原传递函数的时间常数降低后的原传递函数的分母。所以串联了这个补偿器之后，整个系统的时间常数就被配置成了新的时间常数。这时就相当于将传感器原传递函数的极点转换掉了。从另一个角度来看，串联的这个补偿器是一个带通滤波器。通过这种补偿，可以使系统的动态性能得到改善，最终实现输出信号接近原始输入信号X(t)。但是这个新的理想的系统的时间常数仍然和真实的信号有差异，动态误差补偿效果不足，如果使用反滤波极端补偿方法，高频噪声被明显放大。除了欠补偿或者过补偿的问题外，真实传感器射流预冷状态下无法获得真实时间常数数据，目前均利用温度传感器风洞试验获得的时间常数写入数字电子控制器，
但是与射流预冷状态下真实时间常数存在误差。
[0005]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供了一种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
[0007]本申请的技术方案是：
[0008]一种种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法，包括：
[0009]步骤一、在射流预冷发动机进口总温同一测点的临近位置安装两支非相似余度的进口总温传感器，获取两支非相似余度的进口总温传感器测量值；
[0010]步骤二、构建射流预冷发动机进口总温传感器传递函数模型；
[0011]步骤三、根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值以及所述传递函数模型进行射流预冷发动机进口总温传感器时间常数辨识；
[0012]步骤四、根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值、所述传递函数模型以及所述时间常数，计算出每个计算周期的进口总温输出。
[0013]在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，所述传递函数模型为：
[0014][0015]其中，τ为等效时间常数，s为变换因子。
[0016]在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，所述根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值以及所述传递函数模型进行射流预冷发动机进口总温传感器时间常数辨识包括：
[0017]将所述传递函数模型进行微分变换：
[0018][0019]其中，T
s
为实际温度，T
m
为测量值；
[0020]实际温度为输入信号，测量值为输出信号；
[0021]则两支非相似余度的进口总温传感器的环境温度满足：
[0022][0023]其中，T
s1
为第一支进口总温传感器所在位置的实际温度，T
s2
为第二支进口总温传感器所在位置的实际温度，T
m1
为第一支进口总温传感器测量值，T
m2
第二支进口总温传感器测量值，τ1为第一支进口总温传感器时间常数，τ2为第二支进口总温传感器时间常数；
[0024]两支非相似余度的进口总温传感器位于同一测点的临近位置，则：
[0025][0026]根据装机状态下试验数据，通过最小化计算得到两支非相似余度的
进口总温传感器时间常数为：
[0027][0028]其中，
[0029]ΔT
21
＝T
m2
‑
T
m1
[0030][0031][0032][0033]‑
表示时间平均。
[0034]在本申请的至少一个实施例中，步骤四中，所述根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值、所述传递函数模型以及所述时间常数，计算出每个计算周期的进口总温输出包括：
[0035]将所述传递函数模型进行差分变换：
[0036]Y(k)＝pY(k
‑
1)+qX(k
‑
k
τ
)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0037]其中，
[0038][0039][0040]T
z
为采样周期；
[0041]对两支非相似余度的进口总温传感器的输出信号进行滤波、比较及补偿运算；
[0042]设T0＝0.003s，计算每个计算周期的温度输出，计算过程如下：
[0043][0044]其中，
[0045][0046][0047]专利技术至少存在以下有益技术效果：
[0048]本申请的射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法，利用两支非相似余度传感器采集数据经过时域滤波、比较两个环节可以实现较好的滤波效果，减小过补偿影响；最后通过比较后的带通滤波补偿方法，实现大量程的快变信号补偿，解决单一传感器带通滤波导致的欠补偿和过补偿问题。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法，其特征在于，包括：步骤一、在射流预冷发动机进口总温同一测点的临近位置安装两支非相似余度的进口总温传感器，获取两支非相似余度的进口总温传感器测量值；步骤二、构建射流预冷发动机进口总温传感器传递函数模型；步骤三、根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值以及所述传递函数模型进行射流预冷发动机进口总温传感器时间常数辨识；步骤四、根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值、所述传递函数模型以及所述时间常数，计算出每个计算周期的进口总温输出。2.根据权利要求1所述的射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法，其特征在于，步骤二中，所述传递函数模型为：其中，τ为等效时间常数，s为变换因子。3.根据权利要求2所述的射流预冷发动机进口总温动态特性补偿方法，其特征在于，步骤三中，所述根据两支非相似余度的进口总温传感器测量值以及所述传递函数模型进行射流预冷发动机进口总温传感器时间常数辨识包括：将所述传递函数模型进行微分变换：其中，T
s
为实际温度，T
m
为测量值；实际温度为输入信号，测量值为输出信号；则两支非相似余度的进口总温传感器的环境温度满足：其中，T
s1
为第一支进口总温传感器所在位置的实际温度，T
s2
为第二支进口总温传感器所在位置的实际温...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文涛，郝彬彬，哈菁，李庚伟，周萌，栾东，静雨蔚，童岩鹏，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：