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溫度傳感器信號修正方法和系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510342634.X

申請日:

2015.06.19

公開號:

CN106257253A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):G01K 15/00變更事項:申請人變更前:中航商用航空發動機有限責任公司變更后:中國航發商用航空發動機有限責任公司變更事項:地址變更前:200241 上海市閔行區蓮花南路3998號變更后:200241 上海市閔行區蓮花南路3998號|||實質審查的生效IPC(主分類):G01K 15/00申請日:20150619|||公開
IPC分類號: G01K15/00 主分類號: G01K15/00
申請人: 中航商用航空發動機有限責任公司
發明人: 張榮; 侯靈峰; 薛陽
地址: 200241 上海市閔行區蓮花南路3998號
優先權:
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 曾暉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510342634.X

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2019.01.15|||2017.08.15|||2017.01.25|||2016.12.28

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了溫度傳感器信號修正方法和系統。該方法包括:對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前滯后補償,得到合成補償信號;計算該合成補償信號當前時刻的值以及前一時刻的值的差值,根據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻的值計算輸出信號當前時刻的值,作為過渡態的輸出信號。本發明減小了過渡態輸出信號誤差,提高了溫度傳感器信號修正值的可靠性。

權利要求書

1.溫度傳感器信號修正方法,包括:
對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前滯后補償,得到合成補償
信號;
計算該合成補償信號當前時刻的值以及前一時刻的值的差值,根
據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻的值計算輸出信號當前時
刻的值,作為過渡態的輸出信號。
2.根據權利要求1所述溫度傳感器信號修正方法,包括:
超前滯后補償公式為合成補償信號為
其中,a、b分別與傳感器參數值建立對應關系,根據傳感器參數值查
找到對應的a、b取值,a、b均為系數,S表示復數。
3.根據權利要求1或2所述溫度傳感器信號修正方法,包括:
將過渡態的輸出信號進行反饋,與輸出信號當前時刻的值共同作
為閉環控制的輸入,使得過渡態過程的輸出信號變化值即為合成補償
信號的變化值,并且使得過渡態的輸出信號值跟隨輸出信號當前時刻
的值。
4.根據權利要求1或2所述溫度傳感器信號修正方法,包括:
根據至少兩個傳感器的變化率來判斷是否處于過渡態,并在過渡
態時輸出過渡態的輸出信號。
5.根據權利要求2所述溫度傳感器信號修正方法,包括:
根據N1與T1得到的比值為一維,a的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的a值;
根據N1與T1得到的比值為一維,b的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的b值,其中,N1和T1
為傳感器。
6.根據權利要求4所述溫度傳感器信號修正方法,包括:
至少兩個傳感器包括N2傳感器以及T25傳感器;
根據N2傳感器的變化率得到N2dot值;
根據T25傳感器的變化率得到T25dot值;
如果N2dot計算值大于等于設定值,或者,T25dot計算值大于
等于設定值,則判斷從穩態進入過渡態;
如果N2dot計算值大于等于設定值,并且,T25dot計算值大于
等于設定值,則判斷從過渡態進入穩態。
7.根據權利要求6所述溫度傳感器信號修正方法,包括:
N2dot計算值為sc1(k),其中:
sc1(k)=Kd1*(sc1(k-1)+Kp1*N2dot)
Kd1為小于1的衰退系數,Kp1為參數變化率的比例系數;
T25dot計算值為sc2(k),其中:
sc2(k)=Kd2*(sc2(k-1)+Kp2*T25dot)
Kd2為小于1的衰退系數,Kp2為參數變化率的比例系數。
8.溫度傳感器信號修正系統,包括:
動態補償單元,用于對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前滯后
補償,得到合成補償信號;
計算輸出單元,用于計算該合成補償信號當前時刻的值以及前一
時刻的值的差值,根據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻的值
計算輸出信號當前時刻的值,作為過渡態的輸出信號。
9.根據權利要求8所述溫度傳感器信號修正系統,包括:
動態補償單元進行超前滯后補償采用的公式為則合成補償
信號為其中,a、b分別與傳感器參數值建立對
應關系,根據傳感器參數值查找到對應的a、b取值,a、b均為系數,
S表示復數。
10.根據權利要求8或9所述溫度傳感器信號修正系統,包括:
計算輸出單元將過渡態的輸出信號進行反饋,與輸出信號當前時
刻的值共同作為閉環控制的輸入,使得過渡態過程的輸出信號變化值
即為合成補償信號的變化值,并且使得過渡態的輸出信號值跟隨輸出
信號當前時刻的值。
11.根據權利要求8或9所述溫度傳感器信號修正系統,還包括:
穩態和過渡態判斷單元,用于根據至少兩個傳感器的變化率來判
斷是否處于過渡態,并在過渡態時輸出過渡態的輸出信號。
12.根據權利要求9所述溫度傳感器信號修正系統,包括:
根據N1與T1得到的比值為一維,a的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的a值;
根據N1與T1得到的比值為一維,b的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的b值,其中,N1和T1
為傳感器。
13.根據權利要求11所述溫度傳感器信號修正系統,包括:
穩態和過渡態判斷單元根據N2傳感器的變化率得到N2dot值,
根據T25傳感器的變化率得到T25dot值,如果N2dot計算值大于等
于設定值,或者,T25dot計算值大于等于設定值,則判斷從穩態進入
過渡態;如果N2dot計算值大于等于設定值,并且,T25dot計算值大
于等于設定值,則判斷從過渡態進入穩態。
14.根據權利要求11所述溫度傳感器信號修正系統,包括:
N2dot計算值為sc1(k),其中:
sc1(k)=Kd1*(sc1(k-1)+Kp1*N2dot)
Kd1為小于1的衰退系數,Kp1為參數變化率的比例系數;
T25dot計算值為sc2(k),其中:
sc2(k)=Kd2*(sc2(k-1)+Kp2*T25dot)
Kd2為小于1的衰退系數,Kp2為參數變化率的比例系數。

說明書

溫度傳感器信號修正方法和系統

技術領域

本發明屬于航空發動機總體性能和控制領域,尤其涉及溫度傳感
器信號修正方法和系統。

背景技術

航空發動機中,溫度傳感器通常是熱電偶或熱電阻形式,不可避
免地會有較大的時間延遲,對過渡態溫度測量精度影響非常大。例如,
壓氣機進口溫度(T25)是一個非常重要的參數,常用于與發動機其
他參數組合構成換算參數,適應發動機在不同環境下的工作要求,其
滯后對發動機過渡態控制具有嚴重的危害性。因此,為了保證發動機
過渡態過程的安全控制,需要獲得準確的T25溫度值。

當前廣泛使用的方法是對T25傳感器信號進行補償,由于T25
傳感器在不同環境下動態延時特性并不一致,并且發動機運行的高度、
馬赫數和環境溫度等參數變化范圍非常廣,導致實際過程中難以準確
地補償T25傳感器。

航空發動機性能遵循氣動熱力學原理,沿發動機流道上的性能參
數都具有相關性。因此,可以考慮利用其他的傳感器信號來合成所需
要的傳感器信號,即傳感器信號合成的方法,這為溫度傳感器信號補
償帶來了一種新的思路。

例如,根據T25測量信號得到T25模擬信號,對該T25模擬信
號進行濾波,計算T25模擬信號以及濾波后的T25模擬信號的差值,
將該差值加到T25測量信號上,得到穩態合成信號。即,在穩態時選
用T25傳感器信號,在過渡態時選用該合成信號。但是該方法只適合
于穩態工況,過渡態輸出信號特性與該合成信號并不一致,因而將該
合成信號作為過渡態輸出,不可避免的會有穩態誤差,影響溫度傳感
器信號修正值的可靠性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是減小過渡態過程中引入溫度信號合
成誤差。

根據本發明一方面,提出溫度傳感器信號修正方法,包括:

對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前滯后補償,得到合成補償
信號;

計算該合成補償信號當前時刻的值以及前一時刻的值的差值,根
據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻的值計算輸出信號當前時
刻的值,作為過渡態的輸出信號。

進一步,超前滯后補償公式為合成補償信號為穩態合成信
號其中,a、b分別與傳感器參數值建立對應關系,根據傳感
器參數值查找到對應的a、b取值,a、b均為系數,S表示復數。

進一步,將過渡態的輸出信號進行反饋,與輸出信號當前時刻的
值共同作為閉環控制的輸入,使得過渡態過程的輸出信號變化值即為
合成補償信號的變化值,并且使得過渡態的輸出信號值跟隨輸出信號
當前時刻的值。

進一步,根據至少兩個傳感器的變化率來判斷是否處于過渡態,
并在過渡態時輸出過渡態的輸出信號。

進一步,根據N1與T1得到的比值為一維,a的取值為另一維,
根據獲取的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的a值;

根據N1與T1得到的比值為一維,b的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的b值,其中,N1和T1
為傳感器。

進一步,至少兩個傳感器包括N2傳感器以及T25傳感器;

根據N2傳感器的變化率得到N2dot值;

根據T25傳感器的變化率得到T25dot值;

如果N2dot計算值大于等于設定值,或者,T25dot計算值大于
等于設定值,則判斷從穩態進入過渡態;

如果N2dot計算值大于等于設定值,并且,T25dot計算值大于
等于設定值,則判斷從過渡態進入穩態。

進一步,N2dot計算值為sc1(k),其中:

sc1(k)=Kd1*(sc1(k-1)+Kp1*N2dot)

Kd1為小于1的衰退系數,Kp1為參數變化率的比例系數;

T25dot計算值為sc2(k),其中:

sc2(k)=Kd2*(sc2(k-1)+Kp2*T25dot)

Kd2為小于1的衰退系數,Kp2為參數變化率的比例系數。

根據本發明另一方面,提出溫度傳感器信號修正系統,包括:

動態補償單元,用于對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前滯后
補償,得到合成補償信號;

計算輸出單元,用于計算該合成補償信號當前時刻的值以及前一
時刻的值的差值,根據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻的值
計算輸出信號當前時刻的值,作為過渡態的輸出信號。

進一步,動態補償單元進行超前滯后補償采用的公式為則
合成補償信號為穩態合成信號其中,a、b分別與傳感器參數
值建立對應關系,根據傳感器參數值查找到對應的a、b取值,a、b
均為系數,S表示復數。

進一步,計算輸出單元將過渡態的輸出信號進行反饋,與輸出信
號當前時刻的值共同作為閉環控制的輸入,使得過渡態過程的輸出信
號變化值即為合成補償信號的變化值,并且使得過渡態的輸出信號值
跟隨輸出信號當前時刻的值。

進一步,還包括:穩態和過渡態判斷單元,用于根據至少兩個傳
感器的變化率來判斷是否處于過渡態,并在過渡態時輸出過渡態的輸
出信號。

進一步,根據N1與T1得到的比值為一維,a的取值為另一維,
根據獲取的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的a值;

根據N1與T1得到的比值為一維,b的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的b值,其中,N1和T1
為傳感器。

進一步,穩態和過渡態判斷單元根據N2傳感器的變化率得到
N2dot值,根據T25傳感器的變化率得到T25dot值,如果N2dot計
算值大于等于設定值,或者,T25dot計算值大于等于設定值,則判斷
從穩態進入過渡態;如果N2dot計算值大于等于設定值,并且,T25dot
計算值大于等于設定值,則判斷從過渡態進入穩態。

進一步,N2dot計算值為sc1(k),其中:

sc1(k)=Kd1*(sc1(k-1)+Kp1*N2dot)

Kd1為小于1的衰退系數,Kp1為參數變化率的比例系數;

T25dot計算值為sc2(k),其中:

sc2(k)=Kd2*(sc2(k-1)+Kp2*T25dot)

Kd2為小于1的衰退系數,Kp2為參數變化率的比例系數。

本發明通過引入超前滯后補償實現了對原有穩態合成信號的動
態修正,得到更加精確的合成補償信號,并且,根據合成補償信號過
渡態的變化值進行計算,減小了過渡態輸出信號誤差,提高了溫度傳
感器信號修正值的可靠性。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述,本發明
的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

構成說明書的一部分的附圖描述了本發明的實施例,并且連同說
明書一起用于解釋本發明的原理。

參照附圖,根據下面的詳細描述,可以更加清楚地理解本發明,
其中:

圖1所示為典型的燃氣渦輪發動機。

圖2所示為溫度傳感器信號修正系統的結構示意圖。

圖3所示為溫度傳感器信號修正系統另一實施例的結構示意圖。

圖4為現有T25信號修正效果的示例圖。

圖5為本發明T25信號修正效果的示例圖。

圖6所示為溫度傳感器信號修正方法的流程示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意
到:除非另外具體說明,否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相
對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。

同時,應當明白,為了便于描述,附圖中所示出的各個部分的尺
寸并不是按照實際的比例關系繪制的。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的,決
不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳
細討論,但在適當情況下,所述技術、方法和設備應當被視為授權說
明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中,任何具體值應被解釋為僅僅是
示例性的,而不是作為限制。因此,示例性實施例的其它示例可以具
有不同的值。

應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項,因此,
一旦某一項在一個附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對其進行
進一步討論。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白,以下結合具
體實施例,并參照附圖,對本發明進一步詳細說明。

圖1所示為典型的燃氣渦輪發動機。其按氣流軸向流動方向a,
依次具有低壓級(風扇1和增壓級2);高壓壓氣機3,以壓縮進入核
心發動機的空氣流;燃燒室4,燃油和壓縮空氣的混合物在該燃燒室
中燃燒,以產生推進氣流;高壓渦輪5和低壓渦輪6,它們由推進氣
流轉動,分別通過高壓軸8和低壓軸9,驅動高壓壓氣機和風扇增壓
級;尾噴管7,渦輪出口氣流經尾噴管高速噴出。溫度傳感器分布在
發動機流路的多個位置,在發動機過渡態時均具有明顯的滯后性。

圖2所示為溫度傳感器信號修正系統的結構示意圖。該系統包括:
動態補償單元210、以及計算輸出單元220。為了便于示例性說明,在
該附圖中還示出了其它相關單元以及輸入信號。本領域技術人員應該
可以理解,這里只是用于舉例說明,不應理解為對本發明的限制,本
發明的保護范圍以權利要求覆蓋的范圍為準。

動態補償單元210,用于對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前
滯后補償,得到合成補償信號。

其中,動態補償單元進行超前滯后補償采用的公式為則合
成補償信號為穩態合成信號其中,a、b分別與傳感器參數值
建立對應關系,根據傳感器參數值查找到對應的a、b取值,a、b均
為系數,S表示復數。

例如,根據N1與T1得到的比值為一維,a的取值為另一維,根
據獲取的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的a值。這里比值
與a的對應關系可能是已建立的曲線,即通過比值找到該曲線上的點,
再找到該點對應的另一坐標,即為a;或者,比值與a的對應關系是
保存在數據表中,通過查表找到。這里只是用于舉例說明,不應理解
為對本發明的限制。

根據N1與T1得到的比值為一維,b的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的b值。這里比值與b
的對應關系可能是已建立的曲線,即通過比值找到該曲線上的點,再
找到該點對應的另一坐標,即為b;或者,比值與b的對應關系是保
存在數據表中,通過查表找到。這里只是用于舉例說明,不應理解為
對本發明的限制。其中,N1和T1為傳感器。其中,N1傳感器測量
發動機低壓轉子轉速,T1傳感器測量發動機風扇進口溫度。在下面的
實施例中將對該超前滯后補償過程進行詳細說明。

在發動機全飛行包線內,通過在不同的N1/(T1/288.15)^0.5值下,
改變供油量Wf,獲取T25和N1的動態數據,通過系統辨識的數學方
法,獲得T25與N1的動態誤差數據,其形式即為K*(aS+1)/(bS+1),
其中,K為增益,從而獲得a、b參數。也就是建立a與比值的對應
關系,以及b與比值的對應關系,從而獲取動態補償的超前滯后環節
a、b參數。以上過程可通過發動機工作數據、試驗數據或發動機性能
模型實施。

計算輸出單元220,用于計算該合成補償信號當前時刻的值以及
前一時刻的值的差值,根據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻
的值計算輸出信號當前時刻的值,作為過渡態的輸出信號。

在該實施例中,通過引入超前滯后補償實現了對原有穩態合成信
號的動態修正,得到更加精確的合成補償信號,并且,根據合成補償
信號過渡態的變化值進行計算,減小了過渡態輸出信號誤差,提高了
溫度傳感器信號修正值的可靠性。

在本發明另一實施例中,計算輸出單元將過渡態的輸出信號進行
反饋,與輸出信號當前時刻的值共同作為閉環控制的輸入,使得過渡
態過程的輸出信號變化值即為合成補償信號的變化值,并且使得過渡
態的輸出信號值跟隨輸出信號當前時刻的值。從而可以實現過渡態和
穩態的平滑切換。

這里可以采用控制算法進行切換控制,算法可采用但不限于PID
算法、改進PID算法或LQR算法等。

在本發明另一實施例中,還如圖2所示,所述溫度傳感器信號修
正系統,還包括:

穩態和過渡態判斷單元230,用于根據至少兩個傳感器的變化率
來判斷是否處于過渡態,并在過渡態時輸出過渡態的輸出信號。從而,
能夠更加準確的判斷是否處于過渡態。

例如,穩態和過渡態判斷單元根據N2傳感器的變化率得到N2dot
值,根據T25傳感器的變化率得到T25dot值,如果N2dot計算值大
于等于設定值,或者,T25dot計算值大于等于設定值,則判斷從穩態
進入過渡態;如果N2dot計算值大于等于設定值,并且,T25dot計算
值大于等于設定值,則判斷從過渡態進入穩態。其中,N2傳感器測量
發動機高壓轉子轉速,T25傳感器測量高壓壓氣機進口溫度。

現有技術是根據N2傳感器的變化率、或者T25傳感器的變化率,
即根據上述任一變化率來進行狀態判斷,得到的結果不夠準確。因為
N2傳感器穩定時,T25傳感器還未穩定。所以,在該實施例中,根據
N2傳感器的變化率以及T25傳感器的變化率來判斷是否處于過渡態,
能夠更加準確的判斷是否處于過渡態。

圖3所示為溫度傳感器信號修正系統另一實施例的結構示意圖。

T1傳感器測量發動機風扇進口溫度,N1傳感器和N2傳感器分
別測量發動機低壓和高壓轉子轉速,T25傳感器位于高壓壓氣機進口
截面。利用T1、T25、N1、N2傳感器信號在發動機電子控制器中進
行實時計算,獲得T25傳感器修正信號,與其他傳感器信號一起輸入
進行控制器計算,通過執行機構實現在過渡態正確控制發動機運行。

選取此T1和N1傳感器信號對T25進行信號合成,在數表3中,
橫軸為關于N1與T1的比值,縱軸為關于T25與T1的比值,當輸入
N1與T1值之后,根據橫軸標出的公式計算出相應的橫軸值,查找與
該橫軸值對應的曲線上的點,再找到該點對應的縱軸值,將該縱軸值
乘以T1值,從而得到T25值,即獲得T25穩態合成信號。

對該T25穩態合成信號進行動態補償,補償形式為超前-滯后環
節:

<mrow> <mi>C</mi> <mi>o</mi> <mi>m</mi> <mi>p</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>a</mi> <mi>S</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>b</mi> <mi>S</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,參見數表1,橫軸為關于N1與T1的比值,縱軸為a的取
值,根據獲取的N1值與T1值計算得到的比值作為橫軸值,查找與該
橫軸值對應的曲線a上的點,再找到該點對應的縱軸值,該縱軸值即
為a的取值。

類似的,參見數表2,橫軸為關于N1與T1的比值,縱軸為b
的取值,根據獲取的N1值與T1值計算得到的比值作為橫軸值,查找
與該橫軸值對應的曲線b上的點,再找到該點對應的縱軸值,該縱軸
值即為b的取值。從而可以分別獲得超前-滯后環節的時間常數a、b。

為了更進一步提高全包線的過渡態補償精度,還可以對高度和馬
赫數進行分段,從而補償形式為多維插值的超前-滯后環節。

T25輸出信號基于兩種信號的選擇和切換,一個是T25傳感器信
號,另一個是T25合成補償信號,即上面已經計算得到的動態補償后
的T25穩態合成信號。兩者相比,前者穩態信號準確,后者過渡態性
能較好,但存在系統誤差。因此,本發明采用增量式的累加方法,通
過存儲T25合成補償信號前一時刻值T25s(k-1)并與當前時刻值
T25s(k)作差:

INC=T25s(k)-T25s(k-1)

并且,存儲前一時刻的T25輸出信號值T25c(k-1),與差值INC
進行累加,得到輸出信號當前時刻值T25c(k):

T25c(k)=T25c(k-1)+INC

通過利用T25合成補償信號過渡態的變化值,而非其絕對值,從
而達到減小過渡態輸出信號誤差的目的。為了達到平穩切換的效果,
將過渡態的輸出信號進行反饋,與輸出信號當前時刻的值共同作為閉
環控制的輸入,采用控制算法進行閉環控制,達到快速穩定跟蹤切換
目標值的目的。該算法可采用但不限于PID算法、改進PID算法或
LQR算法等。

發動機穩態和過渡態控制切換的判據為sc1和sc2系數值:

<mrow> <mi>N</mi> <mn>2</mn> <mi>d</mi> <mi>o</mi> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>N</mi> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>N</mi> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

<mrow> <mi>T</mi> <mn>25</mn> <mi>d</mi> <mi>o</mi> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>T</mi> <mn>25</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>T</mi> <mn>25</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

sc1(k)=Kd1*(sc1(k-1)+Kp1*N2dot)

sc2(k)=Kd2*(sc2(k-1)+Kp2*T25dot)

sc(k)初始值均為0,當然,也可以根據需要設置為其它值,這里
以及之后所說的sc(k)包括sc1(k)和sc2(k)。sc(k)值取決于上一步sc(k-1)
值和參數(高壓轉子轉速N2傳感器測量值或T25傳感器測量值)的
變化率N2dot或T25dot(dt為電子控制器采樣周期)。其中,Kd1
和Kd2為小于1的衰退系數,Kp1和Kp2為參數變化率的比例系數,
可取常值或變化值;x1和x2為閾值,不同的發動機由于性能不同,
這些參數合適的取值會有所差異。

如果sc1>=x1或sc2>=x2時,判斷出發動機從穩態進入到過渡態;
如果sc1>=x1且sc2>=x2,可判斷出T25傳感器信號已經穩定,即,
發動機從過渡態進入到穩態。

經過上述判斷后,如果發動機從過渡態進入到穩態,則輸出T25
傳感器信號,如果發動機從穩態進入到過渡態,則輸出計算得到的輸
出信號當前時刻值。

為了適應傳感器故障情況,增加故障處理單元,當T25溫度傳感
器故障時,輸出計算得到的輸出信號當前時刻值。如果未故障,則輸
出T25傳感器信號。

為了對本發明的效果進行說明,下面將對現有技術的修正效果與
本發明的修正效果進行對比說明。

圖4為現有T25信號修正效果的示例圖。

在過渡態直接切換到T25合成補償信號,以發動機為穩態-加速-
穩態的過程為例。粗實線為T25真實值;點畫線為T25傳感器信號,
過渡態明顯的延遲;細實線為T25合成補償信號,存在一定的穩態誤
差;粗虛線為T25輸出信號,沿時間變化,T25信號輸出依次為:T25
傳感器信號→穩態-過渡態硬切換→T25合成補償信號→過渡態-
穩態硬切換→T25傳感器信號。該方法雖然能夠改善T25信號的動
態性能,但是其輸出信號存在動態特性不準確,數值帶有系統誤差,
穩態和過渡態切換時有明顯的突變等問題。

圖5為本發明T25信號修正效果的示例圖。

發動機為相同的穩態-加速-穩態的過程,改進方法可有效提升
T25輸出信號的精度,并有效改善信號的平穩性。

本發明的方法可用于航空發動機流道內其他溫度傳感器的信號
修正。因此,上述實施例雖然以T25傳感器為例,但是,本領域技術
人員應該可以理解,本發明并不限于對T25傳感器進行信號修正。

圖6所示為溫度傳感器信號修正方法的流程示意圖。該方法包括
以下步驟:

在步驟61,對溫度傳感器的穩態合成信號進行超前滯后補償,得
到合成補償信號。

其中,超前滯后補償公式為合成補償信號為穩態合成信號
其中,a、b分別與傳感器參數值建立對應關系,根據傳感器
參數值查找到對應的a、b取值,a、b均為系數,S表示復數。

例如,根據N1與T1得到的比值為一維,a的取值為另一維,根
據獲取的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的a值。這里比值
與a的對應關系可能是已建立的曲線,即通過比值找到該曲線上的點,
再找到該點對應的另一坐標,即為a;或者,比值與a的對應關系是
保存在數據表中,通過查表找到。這里只是用于舉例說明,不應理解
為對本發明的限制。

根據N1與T1得到的比值為一維,b的取值為另一維,根據獲取
的N1值與T1值計算得到的比值,查找對應的b值。這里比值與b
的對應關系可能是已建立的曲線,即通過比值找到該曲線上的點,再
找到該點對應的另一坐標,即為b;或者,比值與b的對應關系是保
存在數據表中,通過查表找到。這里只是用于舉例說明,不應理解為
對本發明的限制。其中,N1和T1為傳感器。其中,N1傳感器測量
發動機低壓轉子轉速,T1傳感器測量發動機風扇進口溫度。在下面的
實施例中將對該超前滯后補償過程進行詳細說明。

在發動機全飛行包線內,通過在不同的N1/(T1/288.15)^0.5值下,
改變供油量Wf,獲取T25和N1的動態數據,通過系統辨識的數學方
法,獲得T25與N1的動態誤差數據,其形式即為K*(aS+1)/(bS+1),
其中,K為增益,從而獲得a、b參數。也就是建立a與比值的對應
關系,以及b與比值的對應關系,從而獲取動態補償的超前滯后環節
a、b參數。以上過程可通過發動機工作數據、試驗數據或發動機性能
模型實施。

在步驟62,計算該合成補償信號當前時刻的值以及前一時刻的值
的差值,根據該差值以及溫度傳感器輸出信號前一時刻的值計算輸出
信號當前時刻的值,作為過渡態的輸出信號。

在該實施例中,通過引入超前滯后補償實現了對原有穩態合成信
號的動態修正,得到更加精確的合成補償信號,并且,根據合成補償
信號過渡態的變化值進行計算,減小了過渡態輸出信號誤差,提高了
溫度傳感器信號修正值的可靠性。

在本發明的實施例中,將過渡態的輸出信號進行反饋,與輸出信
號當前時刻的值共同作為閉環控制的輸入,使得過渡態過程的輸出信
號變化值即為合成補償信號的變化值,并且使得過渡態的輸出信號值
跟隨輸出信號當前時刻的值。從而可以實現過渡態和穩態的平滑切換。

這里可以采用控制算法進行切換控制,算法可采用但不限于PID
算法、改進PID算法或LQR算法等。

在本發明的實施例中,根據至少兩個傳感器的變化率來判斷是否
處于過渡態,并在過渡態時輸出過渡態的輸出信號。

例如,至少兩個傳感器包括N2傳感器以及T25傳感器;

根據N2傳感器的變化率得到N2dot值;

根據T25傳感器的變化率得到T25dot值;

如果N2dot計算值大于等于設定值,或者,T25dot計算值大于
等于設定值,則判斷從穩態進入過渡態;

如果N2dot計算值大于等于設定值,并且,T25dot計算值大于
等于設定值,則判斷從過渡態進入穩態。

現有技術是根據N2傳感器的變化率、或者T25傳感器的變化率,
即根據上述任一變化率來進行狀態判斷,得到的結果不夠準確。因為
N2傳感器穩定時,T25傳感器還未穩定。所以,在該實施例中,根據
N2傳感器的變化率以及T25傳感器的變化率來判斷是否處于過渡態,
能夠更加準確的判斷是否處于過渡態。

在本發明的實施例中,N2dot計算值為sc1(k),其中:

sc1(k)=Kd1*(sc1(k-1)+Kp1*N2dot)

Kd1為小于1的衰退系數,Kp1為參數變化率的比例系數;

T25dot計算值為sc2(k),其中:

sc2(k)=Kd2*(sc2(k-1)+Kp2*T25dot)

Kd2為小于1的衰退系數,Kp2為參數變化率的比例系數。

在上述實施例中,sc(k)初始值均為0,當然,也可以根據需要設
置為其它值,這里以及之后所說的sc(k)包括sc1(k)和sc2(k)。sc(k)值
取決于上一步sc(k-1)值和參數(高壓轉子轉速N2傳感器測量值或T25
傳感器測量值)的變化率N2dot或T25dot(dt為電子控制器采樣周期)。
其中,Kd1和Kd2為小于1的衰退系數,Kp1和Kp2為參數變化率
的比例系數,可取常值或變化值;x1和x2為閾值,不同的發動機由
于性能不同,這些參數合適的取值會有所差異。

如果sc1>=x1或sc2>=x2時,判斷出發動機從穩態進入到過渡態;
如果sc1>=x1且sc2>=x2,可判斷出T25傳感器信號已經穩定,即,
發動機從過渡態進入到穩態。

至此,已經詳細描述了本發明。為了避免遮蔽本發明的構思,沒
有描述本領域所公知的一些細節。本領域技術人員根據上面的描述,
完全可以明白如何實施這里公開的技術方案。

可能以許多方式來實現本發明的方法以及裝置。例如,可通過軟
件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現本發明的方
法以及裝置。用于所述方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明,本
發明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序,除非以其它方式特別
說明。此外,在一些實施例中,還可將本發明實施為記錄在記錄介質
中的程序,這些程序包括用于實現根據本發明的方法的機器可讀指令。
因而,本發明還覆蓋存儲用于執行根據本發明的方法的程序的記錄介
質。

雖然已經通過示例對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明,
但是本領域的技術人員應該理解,以上示例僅是為了進行說明,而不
是為了限制本發明的范圍。本領域的技術人員應該理解,可在不脫離
本發明的范圍和精神的情況下,對以上實施例進行修改。本發明的范
圍由所附權利要求來限定。

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溫度傳感器 信號 修正 方法 系統
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