基于机载实时模型的发动机执行机构故障状态参数估计

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1、第42卷第3期2016年6月航空发动机AeroengineV01．42No．3Jun．2016基于机载实时模型的发动机执行机构故障状态参数估计何佳倩，李建榕，张志舒(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：为了对发动机的主燃烧室供油量控制器、喷管喉部面积控制器、风扇进口可调导叶角度控制器、压气机进口可调导叶角度控制器进行故障诊断，建立了基于简化n+l残量方法的非线性机载实时模型，并结合常增益扩展卡尔曼滤波器建立执行机构控制参数估计器，利用非线性部件级模型模拟飞行包线内发动机执行机构的软

2、故障。仿真结果表明：执行机构控制参数估计器在飞行包线内能实现较高精度估计，且具有较好的稳定性。关键词：故障诊断；执行机构；控制参数估计器；机载实时模型；飞行包线；控制系统；航空发动机中图分类号：V263．6文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．03．007ActuatorFaultStateParameterEstimationofAeroengineBasedonOn—BoardReaITimeModeIHEJia—qian，LIJian—rong，

3、ZHANGZhi—shu(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstract：Inordertoperformfaultdiagnosisonmaincombustionfuelsupplyquantitycontroller,thenozzlethroatareacontroller'faninletguidevaneangelcontroHerandcompressorinletguidevanea

4、nglecontrollerforaeroengine，theon-boardrealtimenonlinearmodelwasestablishedbasedonn+lresidualmethod，andactuatorcontrolparameterestimatorwasestablishedcombiningwithconstantgainextendedKalmanfilter．Theactuatorsoftfaultwithinthewholeflightenvelopewassimul

5、atedbyanonlinearcomponent—levelmodel．nesimulationresultshowsthatactuatorcontrolparameterestimatorprovideshighprecisionandstabilitywithinthewholeflightenvelope．Keywords：faultdiagnosis；actuator；controlparameterestimator；on-boardrealtimemodel；flightenvelo

6、pe；controlsystem；aero—engine0引言执行机构是发动机控制系统必不可少的组成元件，发动机的工作环境易造成执行机构故障，发动机必须具有能检测执行机构故障的系统，以提高控制系统的可靠性。早在20世纪70年代，Wallhagen首先提出用传感器的解析余度技术来提高发动机控制系统的可靠性Ⅲ；同时期，麻省理工学院提出了故障诊断技术闭；随后，Willsky、Himmelblau相继发表关于动态系统故障检测与诊断的相关研究成果【2-31；现有的数字电子控制系统M故障诊断方法通常采用基于模型

7、的参数估计法[6t，主要应用于传感器输出型故障；执行机构故障并不是输出型故障，基于模型的方法下执行机构故障诊断比传感器故障诊断更具有挑战性同；执行机构故障诊断大多数针对主燃油流量和喷管喉部面彩；{【8】，而在实际发动机故障中，由于进口风扇和高压压气机导叶角执行机构故障导致的发动机性能损失并不罕见，若能估算出进口风扇和高压压气机导叶角的值将在一定程度上简化排查发动机故障工作；实时的发动机状态监控和状态估计是发动机性能寻优控制得以实现的关键，实现更加实时全面的发动机状态监控的有效途径是建立发动机机载实时

8、模型阻101。收稿日期：2015—12—21基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：何佳倩(1990)，女，在读硕士研究生，研究方向为航空发动机总体性能；E—mail：hejiaqianl990@grnail．COB。引用格式：何幽臂，李罄搭，张志舒基于机载宾时蜓型爵跋动机执行机构故摩诊断参数待吼珏航空发动抚，2016，42(3)：33—37．HEJiaqian，LIJianmng，ZHANGZhishu．Actuatorfauhstateparameterest