基于试验数据的涡轴发动机控制性能指标提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制性能指标提取方法，特别涉及一种基于试验数据的涡轴发动 机控制性能指标提取方法。
【背景技术】
[0002] 控制系统的性能是通过各种性能指标来反映的。提取控制系统的性能指标对于分 析、改进和评价控制系统具有很重要的意义。当前提取性能指标的数据主要有两种，基于理 想仿真数据和试验运行数据。
[0003] 文献1 "一种控制系统性能指标的快速提取法信息技术，2012,12期，pl9-21"公 开了一种控制性能指标提取方法。该方法根据理想的控制性能曲线提取性能指标，采用无 法根据实际的带有噪声的试验数据提取相应的性能指标。
[0004] 文献2 "基于运行数据的控制系统性能评价硕士论文，华北电力大学，李庆芝， 2011，pl0-13"公开了一种时间序列分析的方法。该方法建立自回归滑动平均混合模型，这 种方法在处理试验数据量大的情况时，步骤复杂，时耗较多，此外，当试验数据较复杂时，有 时不能给出合理的判断。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有控制性能指标提取方法准确度差的不足，本发明提供一种基于试验 数据的涡轴发动机控制性能指标提取方法。该方法根据涡轴发动机试验数据的特点，采用 统计学的方法统计分析试验数据，然后依次自动判断控制系统的稳态过程和动态过程，最 后参考涡轴发动机控制系统性能指标的定义，分别计算涡轴发动机控制系统的性能指标； 其中，在动态过程与稳态过程的分割点处，采用了局部修正方法，以提高所提取指标的精确 度。采用本发明方法，能够自动地从大量的涡轴发动机的试验数据中快速、有效地提取性能 指标。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于试验数据的涡轴发动机控制 性能指标提取方法，其特点是包括以下步骤：
[0007] 步骤一、按照设定的基准值，将试验数据中各相关模拟量参数转换为相对量，相对 量的取值范围是〇~100。
[0008] 步骤二、根据数据测试条件和大小，将油门杆角度或总距杆角度数据变化的范围 等间隔划分为η个区间。统计分析每个小区间内的数据个数N 1。其中，η为小区间个数A1 为每个小区间内数据个数；i代表某一具体的区间，i = 1，2, L，η。
[0009] 步骤三、计算阈值Th，当落入区间i的数据点个数N1XT h时，这些数据就自动归类为 稳态过程数据，记为Npk。其中，Th= ξ ·Ν/η，ξ为修正系数；N为油门杆或总距杆角度数 据点数的总量，
[0010] 步骤四、从k = 1开始搜索，如果|pk-pk+11 = 1，则将这两个小区间合并；如果 I pk-pk+11 > I，则小区间保持各自独立，直至搜索完所有的小区间。此时，假设有t组数据，每 组包含有若干个相邻的小区间。其中，Kt <m。
[0011] 步骤五、在时间坐标系统上，对任一组中的数据进行聚类分析，把它分为a类；按 照时间顺序对该类数据从小到大排列；对任意相邻的两类数据，在时间轴上计算最短距离 D = mind㈨，C]);当D小于D_，则将该两类数据合成一类数据，即同一稳态过程数据，否则 为不同稳态过程数据。采用此方法处理所有的数据组，总共获得w组稳态过程数据。其中， h C]分别是两类数据中任意两个数据点；D_是阈值。
[0012] 步骤六、给定稳态过程数据的长度阈值Lth，分别计算上一步骤中获得的各组稳态 过程数据的长度L 1，当L1Ith，则该组数据为动态过程数据，舍去该组数据；否则保留该组数 据。
[0013] 步骤七、按照时间递增顺序，重新对稳态过程数据进行排序。按照比例A1，截取任 一稳态过程数据的中间部分，剔除异常毛刺的数据后，计算该部分数据的算术平均值和数 据的最大偏差量，作为该段数据的稳态值;^和稳态误差σ i。以计算获得的稳态值兄和稳态 误差σ i为依据，形成一个稳态数据带，从稳态过程截取的中间部分数据逐步向两侧搜索， 直到超出该稳态数据带的数据为止。其中，〇〈 λ'1。
[0014] 步骤八、分析稳态过程数据段的终止点附近连续f个数据的变化趋势，当数据有 一个稳定的上升或下降趋势时，定为稳态过程的终止点，即为动态过程起始点。
[0015] 步骤九、将通过上面步骤计算得到的稳态过程，在时间轴上映射到其余各项模拟 量参数，采用步骤七的方法，确定其余各项模拟量参数的起止点。考虑到后面仅计算各项性 能指标，此时无需调整稳态过程的终止点，只需要进一步确定稳态过程及其起始点；此外， 此处的最大偏移量改由用户设定，对于某次测评来说，为一个确定的数值。
[0016] 步骤十、以步骤八计算得到的油门杆或总距杆角度稳态过程的起始点作为动态过 程的起点，结合步骤九计算得到的稳态过程及其起始点，也即动态过程的终点，参考涡轴发 动机控制系统性能指标的定义，计算出各项相关参数的性能指标。
[0017] 本发明的有益效果是：该方法根据涡轴发动机试验数据的特点，采用统计学的方 法统计分析试验数据，然后依次自动判断控制系统的稳态过程和动态过程，最后参考涡轴 发动机控制系统性能指标的定义，分别计算涡轴发动机控制系统的性能指标；其中，在动态 过程与稳态过程的分割点处，采用了局部修正方法，以提高所提取指标的精确度。采用本发 明方法，能够自动地从大量的涡轴发动机的试验数据中快速、有效地提取性能指标。
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明基于试验数据的涡轴发动机控制性能指标提取方法的流程图。
[0020] 图2是本发明方法实施例某型涡轴发动机测试过程转速变化曲线。
【具体实施方式】
[0021] 参照图1-2。本发明基于试验数据的涡轴发动机控制性能指标提取方法具体步骤 如下：
[0022] 步骤1、选取试验数据中油门杆角度和燃气涡轮转速的最大值，将它们作为基准 值。把油门杆角度和燃气涡轮转速数据进行归一化，转化为O~100的相对量。
[0023] 步骤2、根据数据测试条件和大小，将油门杆角度相对量数据变化的范围等间隔划 分为100个区间。统计分析每个小区间内的数据个数，记为N 1。其中,N1为每个小区间内数 据个数；i代表某一具体的区间，i = 1，2,…，100。
[0024] 步骤3、选择阈值Th为203. 027。在所有小区间中，把落入区间数据点数量大于 阈值的区间数据自动归类为稳态过程数据，记为Npk。其中，T h= ξ ·Ν/η，ξ为修正系 数，设置为1. 1，N为油门杆角度的数据总量，取18457 ;pke {1，2,…，100}，pk〈p