一种基于软轴推拉钢索的角位移信号反馈系统的优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航空发动机位移信号反馈系统设计领域，具体涉及一种基于软轴推拉 钢索的角位移信号反馈系统的优化方法。
【背景技术】
[0002] 航空发动机控制系统中广泛的应用基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统。通过 软轴推拉反馈钢索构成的"角位移一线位移一角位移"位移信号反馈系统实现运动关系的 传递，例如航空发动机^、~控制规律都是基于以上系统实现的。
[0003] 目前，基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统的运动关系是通过实验描点获得 的。由于通过实验获得的数据点数量的有限性以及测量结果的不确定性，使得设计人员难 以准确的掌握反馈系统运动规律。同时由于没有对基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统 的设计和优化手段，给对基于软轴推拉反馈系统的设计和现场工人的调试和安装造成了困 难。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提出了一种基于软轴推拉钢索的角位移信号反馈系统 的优化方法，针对目前航空发动机在获取基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统的运动关 系曲线时，主要采用实验描点的方式来获得，并且缺少对位移信号反馈系统的有效设计手 段的现状。通过本设计方法可以得到基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统运动关系曲线 的准确数值表达式。并且提出一种对位移信号反馈系统中特定结构参数的优化方案，实现 对反馈系统运动关系曲线的正向设计。
[0005] 本发明对软轴推拉钢索的运动关系的传递特点进行总结提炼，通过模型的构建， 采用非线性优化算法对位移信号反馈系统进行设计。具体步骤如下：
[0006] 步骤一、构建基于软轴推拉钢索的角位移信号反馈系统几何模型，获取主动角位 移机构与从动角位移机构的结构参数，其中，在所述结构参数中，所述主动角位移机构的主 动件结构参数m，以及所述从动角位移机构的从动件结构参数η为待优化参数；
[0007] 步骤二、根据主动角位移机构与从动角位移机构的斜边长度变化量构建待优化函 数关系式，所述待优化函数关系式内包括步骤一所述的主动件结构参数m以及从动件结构 参数η;
[0008] 步骤三、给定所述主动角位移机构与从动角位移机构的摇臂摆动时角度变化的目 标函数关系式；
[0009] 步骤四、使所述待优化函数关系式对应的曲线与所述目标函数关系式对应的曲线 贴合，计算所述待优化参数m与η。
[0010] 优选的是，所述目标函数关系式包括一次函数或二次函数。
[0011] 在上述方案中优选的是，使所述待优化函数关系式对应的曲线与所述目标函数关 系式对应的曲线贴合时包括采用如下优化函数：
[0012]
[0013]其中，所述待优化函数关系式或目标函数关系式中的自变量变化范围为0~B2,所 述yl与y2分别为所述待优化函数关系式与目标函数关系式中同一自变量条件下的因变量 值。
[0014]在上述方案中优选的是，所述主动角位移机构的主动件结构参数包括摇臂与水平 线的初始角度，所述从动角位移机构的从动件结构参数为摇臂长度。
[0015] 本发明通过对现有技术中的反馈系统进行了函数优化，从而反向设计软轴推拉钢 索的结构参数，解决了原实验描点方式下的曲线不规则的缺陷，提高了对基于软轴推拉反 馈钢索的位移信号反馈系统中运动规律获取的准确度。减少了该套反馈系统的安装调试 50%的工作时间。
【附图说明】
[0016] 图1为按照本发明基于软轴推拉钢索的角位移信号反馈系统的优化方法的一优选 实施例的流程图。
[0017] 图2为图1所示实施例的软轴推拉钢索结构示意图。
[0018] 图3为图1所示实施例的函数优化示意图。
[0019] 其中，1为主动角位移机构，2为从动角位移机构，3为钢索。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类 似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用 于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0021] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护 范围的限制。
[0022] 本发明基于软轴推拉钢索的角位移信号反馈系统的优化方法，针对目前航空发动 机在获取基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统的运动关系曲线时，主要采用实验描点的 方式来获得，并且缺少对位移信号反馈系统的有效设计手段的现状。通过本设计方法可以 得到基于软轴推拉钢索的位移信号反馈系统运动关系曲线的准确数值表达式。并且提出一 种对位移信号反馈系统中特定结构参数的优化方案，实现对反馈系统运动关系曲线的正向 设计。
[0023] 本发明对软轴推拉钢索的运动关系的传递特点进行总结提炼，通过模型的构建， 采用非线性优化算法对位移信号反馈系统进行设计。如图1所示，具体步骤如下：
[0024] 步骤一、构建基于软轴推拉钢索的角位移信号反馈系统几何模型，获取主动角位 移机构与从动角位移机构的结构参数，其中，在所述结构参数中，所述主动角位移机构的主 动件结构参数m，以及所述从动角位移机构的从动件结构参数η为待优化参数；
[0025] 步骤二、根据主动角位移机构与从动角位移机构的斜边长度变化量构建待优化函 数关系式，所述待优化函数关系式内包括步骤一所述的主动件结构参数m以及从动件结构 参数η;
[0026] 步骤三、给定所述主动角位移机构与从动角位移机构的摇臂摆动时角度变化的目 标函数关系式；
[0027] 步骤四、使所述待优化函数关系式对应的曲线与所述目标函数关系式对应的曲线 贴合，计算所述待优化参数m与η。
[0028] 本发明中，所述目标函数关系式包括一次函数或二次函数。本实施例以一次函数 为例，进行说明，见附图3中的曲线F2。
[0029] 本实施例中，使所述待优化函数关系式对应的曲线与所述目标函数关系式对应的 曲线贴合时包括采用如下优化函数：
[0030]
[0031]其中，所述待优化函数关系式或目标函数关系式中的自变量变化范围为0~Β2,所 述yl与y2分别为所述待优化函数关系式与目标函数关系式中同一自变量条件下的因变量 值。
[0032]本实施例以构建发动机〇2位移信号反馈系统的几何模型为例，进行说明，其中主 栗调节器部分和作动筒部分的机构通过软轴推拉钢索连接，如图2所示，1为主动角位移机 构，2为从动角位移机构，3为钢索，其中，主动角位移机构的主动件结构参数包括摇臂与水 平线的初始角度，设为m，，主动角位移机构的从动件结构参数为摇臂长度，设为n，这两个参 数是需要待优化的参数，其它的机构参数为已知参数，总参数具体如下：
[0033] L11为主动角位移机构摇臂长度、L21为从动角位移机构摇臂长度；
[0034] L12为主动角位移机构两固定点长度、L22为从动角位移机构两固定点长度；
[0035] L13为主动角位移机构连接钢索的斜边长度、L23为从动角位移机构连接钢索的斜 边长度；
[0036] al 1为主动角位移机构摇臂的摆动初时角度、a21为从动角位移机构摇臂的摆动初 时角度；
[0037] al2为主动角位移机构两固定点的角度关系、a22为从动角位移机构两固定点的角 度关系；
[0038] B1为主动角位移机构摇臂的转动