一种发动机动态特性参数辨识的试验方法与流程

本申请属于航空发动机试验领域，特别涉及一种发动机动态特性参数辨识的试验方法。

背景技术：

1、为了进行控制系统闭环参数设计、稳定域分析等正向设计工作，需获得准确的发动机时间常数和增益系数。通过开展发动机动态特性辨识试验，获得较准确的发动机时间常数和增益系数是非常必要的。该项试验要求针对不同的转速点进行燃油流量的开环试验项目，为了保证试验的安全性和试验结果的有效性，避免燃油流量的阶跃给的过大导致偏离线性状态以及流量阶跃幅值过小导致受干扰信号影响产生较大等问题导致产生的计算结果误差，需要开展仿真计算分析确定燃油流量开环控制的阶跃幅值。

2、同时，因为该项试验是发动机燃油流量开环控制的，进口温度t2不同时，同样的燃油流量阶跃幅值将引起不同的转速变化，因此，需要对发动机转速超限的保护功能需要特别关注。

3、目前，针对发动机的动态特性参数的辨识，主要通过发动机模型获取小阶跃数据或者通过整机试车过程中产生的小台阶试验数据；现有技术具有如下缺点：

4、1、通过发动机模型来获取发动机的动态特性参数，由于发动机模型本身与发动机有一定差异，因此获取的数据，尤其是动态数据具有一定的不准确性；

5、2、若采用整机试验过程中的小台阶数据，由于控制器系统为闭环控制，因此存在一定的扰动，不是发动机本身的特性。

6、3、整机试验过程中的小台阶数据，由于不是为辨识做的专门试验，因此可能会出现偏离过大的情况，获得的数据不一定满足辨识要求的线性状态。

技术实现思路

1、针对上述缺点，本发明提出了一种基于燃油流量开环的试验方法，该试验方法针对不同的转速点进行燃油流量的开环试验项目，为了保证试验的安全性和试验结果的有效性，避免燃油流量的阶跃给的过大导致偏离线性状态以及流量阶跃幅值过小导致受干扰信号影响产生较大等问题导致产生的计算结果误差，开展了仿真计算分析确定燃油流量开环控制的阶跃幅值。同时，考虑了a2及t2变化对发动机动态特性参数的影响，既保证了试验的安全又保障了辨识数据的有效性。

2、具体如下所述，一种发动机动态特性参数辨识的试验方法，包括：

3、在压气机进口温度t2在预设温度范围内进行试验，调整发动机油门杆使发动机处于阶跃点转速，开始燃油阶跃试验；

4、待参数稳定后，通过上位机向发动机发送预设燃油阶跃量的阶跃指令；

5、发动机每次阶跃完成后至参数稳定，取消上位机发出的指令，转速恢复到当前油门杆对应的状态，待发动机状态稳定后，继续发送阶跃指令，开始当前转速下燃油负阶跃试验；

6、其中，预设燃油阶跃量的获取方法包括：

7、获取物理燃油流量wfm和换算转速n2r的第一关系图；

8、基于第一关系图，获取换算燃油流量wfmr和换算转速n2r的第二关系图；拟合第二关系图获得换算燃油流量wfmr与和换算转速n2r的关系曲线，基于所述关系曲线，通过插值计算模型获得转速增加预设量所需的燃油流量增量值，将所述燃油流量增量值作为预设燃油阶跃量。

9、优选的是，所述压气机进口温度t2的预设温度范围获取方法包括：

10、通过台架试车获取多个不同压气机进口温度下各状态点给定燃油流量阶跃产生的转速增量变化趋势图，获取压气机进口温度t2对转速增量的影响系数，取影响系数低于预设范围内的压气机进口温度t2作为所述压气机进口温度t2的预设温度范围。

11、优选的是，所述压气机进口温度t2的预设温度范围为-25℃～+40℃。

12、优选的是，当换算转速高于88％时，获取转速增加不低于0.6％所需的燃油流量增量值作为预设燃油阶跃量。

13、优选的是，在燃油阶跃试验中，当换算转速到76％～92％的状态点，分别进行在压气机导叶角度a2锁定与不锁定的试验。

14、优选的是，换算燃油流量wfmr通过如下公式进行计算：

15、

16、p2为压气机进口。

17、优选的是，所述转速增加预设量的值小于2％。

18、优选的是，转速增加预设量的值为1％。

19、本申请的优点包括：可以通过仿真计算的方式设计试验，保证了试车的安全性和辨识数据的有效性。

20、获取的试验数据可以通过辨识的方法获得准确的发动机时间常数和增益系数，可进一步开展控制系统闭环参数设计、稳定域分析等正向设计工作。

技术特征：

1.一种发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，所述压气机进口温度t2的预设温度范围获取方法包括：

3.如权利要求2所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，所述压气机进口温度t2的预设温度范围为-25℃～+40℃。

4.如权利要求2所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，当换算转速高于88％时，获取转速增加不低于0.6％所需的燃油流量增量值作为预设燃油阶跃量。

5.如权利要求2所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，在燃油阶跃试验中，当换算转速到76％～92％的状态点，分别进行在压气机导叶角度a2锁定与不锁定的试验。

6.如权利要求2所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，换算燃油流量wfmr通过如下公式进行计算：

7.如权利要求1所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，所述转速增加预设量的值小于2％。

8.如权利要求1所述的发动机动态特性参数辨识的试验方法，其特征在于，转速增加预设量的值为1％。

技术总结
本申请属于航空发动机试验领域，特别涉及一种发动机动态特性参数辨识的试验方法，在压气机进口温度T2在预设温度范围内进行试验，调整发动机油门杆使发动机处于阶跃点转速，开始燃油阶跃试验；待参数稳定后，通过上位机向发动机发送预设燃油阶跃量的阶跃指令；发动机每次阶跃完成后至参数稳定，取消上位机发出的指令，转速恢复到当前油门杆对应的状态，待发动机状态稳定后，继续发送阶跃指令，开始当前转速下燃油负阶跃试验；可以通过仿真计算的方式设计试验，保证了试车的安全性和辨识数据的有效性。

技术研发人员：哈菁,郝彬彬,李琛,左伟,李庚伟,李文涛
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15