航空发动机全权限数字式电子控制系统在中国的发展与展望

简要回顾了国内外航空发动机控制系统的发展,重点介绍了中国正在研制的全权限数字式电子控制(FADEC)系统的结构和功能;从风险分析、关键技术和解决途径3个方面对FADEC系统在中国的发展进行了展望.     

某型发动机数控系统的相似参数自适应控制

针对航空发动机在全飞行包线非线性和时变的特点,提出了参数自适应PID控制器设计方法,研究了用最小二乘法和相似参数法两种参数估计器进行在线参数辨识和参数整定的问题。通过与发动机线性模型和部件级非线性模型的仿真,对两种控制算法进行了比较,确定了相似参数法自适应PID控制器具有稳定性好,计算简单,适用于全包线等优点。将相似参数法自适应PID控制器用于某型航空发动机全权限数控系统,通过试车和试飞,验证了该方法的优点。      

涡轴发动机转速信号故障对策研究及试车验证

以某型涡轴发动机为对象, 对转速传感器失效状态下全权限数字电子控制系统(FADEC)采取的控制对策进行研究.确定了某型涡轴发动机的容错控制规律.试验在台架条件下进行, 采用“故障模拟杆”方法, 对发动机容错控制进行研究.试验结果表明, 所采用的故障对策和验证方法实施方便, 容错控制能够有效维持发动机的功率输出.验证试验为双发装机匹配提供了有益的经验, 对其它型式的发动机亦具有参考价值.      

航空发动机全权限数控系统飞行演示试验及分析

航空发动机全权限数字电子控制系统飞行演示验证的成功标志着我国在航空发动机控制领域取得了重大技术突破。本文针对首次进行的航空发动机全权限数字电子控制系统验证试飞,简述了试验的目的、内容、方法,并根据试验结果及分析给出了试飞结论。最后,本文还对航空发动机全权限数字电子控制系统的发展和要解决的技术予以了展望。     

航空发动机数控系统执行机构回路故障诊断和容错控制方法

提出了航空发动机数控系统执行机构控制回路基于数学模型的故障诊断方法,以及针对执行机构位置传感器故障的控制算法容错控制方法。工程应用结果表明能显著提高故障诊断准确性和快速性,有效地实现容错控制,且实施方便、实时性好,对提高航空发动机数控系统工作可靠性具有重要作用。      

一种应用于航空发动机全权限数字电子控制系统的解算器处理技术

针对航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统中解算器信号处理电路存在精度低、温漂大、响应慢、判象困难等缺点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的解算器处理技术,采用DDS激励、模拟积分器、象限判断器等实现信号的调制解调,采集误差不超过0.208‰,温漂不大于0.1‰,谐波干扰影响仅为0.03‰,响应速度达到两个周期以内,克服了激励和反馈相位差的影响,实现了四象限判断。     

高推重比发动机全权限数字电子控制系统研究和半物理仿真试验验证

以第4代战斗机的动力装置--高推重比发动机为控制对象,攻克了多项全权限数控系统的术,完成了高推重比发动机数控系统总体方案设计和多变量控制技术的工程化研究,适合多变量控制、轻质量、小体积的电子控制器和轻质量、小体积的机械液压装置的研制,以及高推重比发动机全权限数控系统的半物理仿真试验.     

面向FADEC系统BIT验证的综合故障注入器研究

为了评价航空发动机数字电子控制器机内自测试检测能力,提出了一种面向全权限数字电子控制(FADEC)系统机内自测试(BIT)验证的综合故障注入器的设计思想。综合故障注入器采用ARM处理器作为核心控制器;基于数模混合电路,分别通过后驱动技术和电压求和技术实现对数字电路节点和模拟电路节点的故障注入;针对各种传感器和执行机构的电气特征,设计了具有良好逼真度的接口模拟电路,从而与电子控制器(EEC)构成FADEC系统运行环境。通过对具有BIT功能的电子控制器原理样机的故障注入实验,证明该综合故障注入器作为航空发动机FADEC系统BIT设计和应用研究的工具是非常有效的。      

航空发动机数字电子控制综述

主要对航空发动机监控型电子控制和全权限数字电子式控制进行了论述。它们的特点表明,发动机数字电子控制有广泛的应用前景和价值。     

航空发动机数控系统抗积分器饱和算法研究

提出了航空发动机数控系统三种抗积分器饱和算法。工程应用结果表明，三种算法均能有效抑止积分器饱和，提高了发动机数控系统的工作品质。算法实施简单，物理概念清楚，工程实用性强。     

鲁棒控制用于涡喷发动机控制器设计

基于LMI(LinearMatrixInequality,线性矩阵不等式)的方法,将PID控制律与鲁棒技术交叉结合,考虑了控制受限条件,提出了一种基于LMI的输出反馈PI控制器分段设计的切换方法。这一技术应用于某型涡喷发动机全功能的数字式电子控制器的稳态控制中,并介绍了该型涡喷发动机控制系统的组成,包括硬件、软件、步进电机执行机构及燃油计量装置。设计的电子控制器在发动机半实物仿真平台上进行了鲁棒性能的验证,实现了电子控制器的等转速调节功能和逻辑监控保护功能,满足涡喷发动机多功能FADEC控制要求。      

基于模糊补偿神经网络辨识器的发动机转速控制系统

提出了一种带模糊补偿的神经网络辨识器,并应用在某型涡扇发动机转速控制系统中。一个动态神经网络用于被控装置的在线辨识,然后根据被控装置的输出和参考模型的响应迭代出控制信号,具有4条简单规则的模糊逻辑块用于提高整个系统的闭环特性。试验结果显示,对比传统的机械-液压式控制器和模拟式电子控制器,提出的控制策略具有更好的瞬变特性及抗干扰特性,同时提高了系统的过渡过程品质,保证了航空发动机对高性能指标和高控制精度的要求。      

参数限制对涡轴发动机过渡态控制的影响

通过研究涡轴发动机的限制参数,提出了涡轴发动机控制系统中可能采用的限制规律并建立了一个带多种限制模块的数字控制器,以某型涡轴发动机数学模型为控制对象,对带限制参数和不加限制的过渡态控制进行了仿真对比,给出了地面和空中的仿真结果,结果表明不同的限制参数组合会对发动机的过渡态性能产生不同的影响,在控制系统中合理选取限制参数及限制值能够优化发动机过渡态性能。      

小型涡喷发动机数控调节器的半实物仿真

介绍了某小型涡喷发动机数控调节器的半实物仿真试验系统的设计,以及软件和硬件的试验配置。半实物仿真试验对涡喷发动机控制系统的稳态和瞬态性能进行了校正和验证。试验完成了发动机数控调节器在地面和空中起动、停车功能的检验;自动加、减速功能,稳态调节性能的校正和校验;评价了发动机空中起动,按理论弹道飞行过程的调节性能。最后,给出了部分的仿真试验曲线。      

基于功能危险分析的涡扇发动机数字控制系统危险识别方法研究

将功能危险分析(FHA)方法应用到涡扇发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统危险分析,对准确识别系统危险和提高多重失效分析效率的重点问题展开研究.针对由于结构复杂和功能层级较多导致的FADEC失效状态和影响的分析难度问题,提出了FHA功能定义及失效分析层级解决方案;针对多重失效状态数量的组合爆炸问题,提出组合劣化分...     

直升机动力装置控制系统总体优化分析

本文论述了直升机在各种用途及使用状态下,自由涡轮轴发动机工作状态和旋翼工作状态的最优化匹配的规律,对直升机动力装置控制系统的四种控制模式进行了优化分析,并介绍了典型直升机动力装置全权限数字电子控制系统的控制特点及直升机动力装置控制系统的发展趋势。     

某型涡扇发动机喷口控制系统数控改造方案设计

某型涡扇发动机采用的机械液压控制系统的喷口控制系统质量大、结构复杂、控制性能有限,在加力时产生一系列故障问题。在对原机械液压式喷口控制系统进行分析的基础上,提出对应的数控改造方案,建立仿真模型,并对此喷口数字电子控制系统进行仿真测试。结果表明:数控系统在发动机加力比变动的情况下,可以实现对喷口面积的有效控制,比原机械液压系统具有更好的控制品质,且对于不同的飞行条件也具有一定的适应性。