[发明专利]一种涡轴发动机动态实时模型建模方法及系统

权利要求书

1.一种涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A)，建立涡轴发动机稳态实时模型；

步骤B)，采用剩余燃油流量动态加减速系数法建立涡轴发动机动态实时模型。

2.根据权利要求1所述的涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，步骤A)的具体步骤如下：

步骤A1)，根据涡轴发动机工作条件，将试车数据进行相似归一化的换算；

步骤A2)，对换算后的数据进行野点剔除及平滑滤波处理；

步骤A3)，根据试车数据中稳态过程的数据，对工作状态相近的稳态数据进行聚类合并，以此构造稳态工作点；

步骤A4)，根据稳态工作点，采用多项式拟合法获得稳态关系曲线，利用稳态关系曲线插值获得稳态基点，并以此构造稳态基点插值表；

步骤A5)，根据构造的稳态基点插值表，采用线性插值法建立包含起动机在内的涡轴发动机的稳态实时模型。

3.如权利要求2所述的涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，步骤A4)中利用稳态关系曲线插值获得稳态基点的详细步骤如下：

将燃气涡轮转速换算值与预先设定的转速换算阈值进行比较，如果燃气涡轮转速换算值大于等于预先设定的转速换算阈值，将稳态关系曲线以约2%的间隔进行插值获得稳态基点；果燃气涡轮转速换算值小于预先设定的转速换算阈值，将稳态关系曲线以3%-5%的间隔进行插值获得稳态基点。

4.如权利要求2所述的涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，步骤B)的具体步骤如下：

步骤B1)，根据试车数据中动态过程的数据，利用剩余燃油量动态系数法的定义，分别计算出不同燃气涡轮转子转速换算值下的燃气涡轮转速动态系数、燃气涡轮出口温度动态系数、压气机出口压力动态系数和动力涡轮输出功率动态系数，以获得动态系数插值表；

步骤B2)，建立慢车以上状态燃气发生器动态实时模型，该模型的输入参数为燃油流量、进口总压、进口总温，输出参数为燃气涡轮转速、压气机出口压力、燃气涡轮出口温度，采用剩余燃油流量动态系数法计算出模型输出参数；

步骤B3)，建立慢车以上状态动力涡轮及负载动态实时模型，该模型输入参数为燃气涡轮转速、燃油流量、进口总压、进口总温、负载杆角度，模型输出参数为动力涡轮转速、动力涡轮输出功率，分别利用剩余燃油流量动态系数法和动力涡轮转子功率平衡求解模型输出参数；

步骤B4)，建立涡轴发动机起动阶段数学模型，该模型包括起动机单独带转阶段的模型、起动机与燃气涡轮共同带转阶段的模型、以及燃气涡轮单独带转阶段的模型；

步骤B5)，建立涡轴发动机动态实时模型，该模型包含步骤A5) 建立的稳态实时模型、步骤B2) 建立的慢车以上燃气发生器动态实时模型、步骤B3)建立的动力涡轮及负载动态实时模型、以及步骤B4)建立的起动阶段数学模型，根据各个模型的输入参数解算各个模型的输出参数。

5.如权利要求4所述涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，所述动态系数包含加速系数和减速系数。

6.如权利要求4所述涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，步骤B2)中采用剩余燃油流量动态系数法计算出模型输出参数时，燃气涡轮转速以前一时刻的动态值为当前时刻的初始值进行累加，压气机出口压力和燃气涡轮出口温度以当前时刻的稳态值作为初始值进行累加。

7.如权利要求4所述涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，步骤B3)中采用剩余燃油流量动态系数法计算出模型输出参数时，动力涡轮输出功率以当前时刻的稳态值作为初始值进行累加。

8.如权利要求4所述涡轴发动机动态实时模型建模方法，其特征在于，步骤B2)中采用剩余燃油流量动态系数法计算出燃气涡轮出口温度后，作为参数输入至一阶惯性温度传感器模型，以获得能够反映延迟效应的出燃气涡轮出口温度输出参数。

9.基于权利要求4所述涡轴发动机动态实时模型建模方法的系统，其特征在于，包括试车数据预处理模块、稳态工作区域判定逻辑模块、动态工作区域判定逻辑模块、稳态基点自动生成模块、动态加减速系数自动生成模块和动态实时模型计算运行模块：

所述试车数据预处理模块用于对原始试车数据进行剔除野点和平滑滤波处理；

所述稳态工作区域判定逻辑模块用于根据经所述试车数据预处理模块处理后的试车数据中稳态过程的数据，获得稳态工作点数据；

所述动态工作区域判定逻辑模块用于判定经所述试车数据预处理模块处理后的试车数据中的动态工作范围，获得不同燃气涡轮转子转速换算值下燃气涡轮转速动态系数、燃气涡轮出口温度动态系数、压气机出口压力动态系数以及动力涡轮输出功率的加速系数与减速系数；

所述稳态基点自动生成模块用于根据稳态工作区域判定逻辑模块中生成的稳态工作点数据、采用聚类合并法和拟合插值法计算出稳态基点，生成稳态基点插值表；

所述动态加减速系数自动生成模块用于根据所述动态工作区域判定逻辑模块中生成的不同燃气涡轮转子转速换算值下燃气涡轮转速动态系数、燃气涡轮出口温度动态系数、压气机出口压力动态系数以及动力涡轮输出功率的加速、减速系数，采用拟合插值法获得其在稳态基点对应下的加速、减速系数，生成动态加减速系数插值表；

所述动态实时模型计算运行模块用于根据所述稳态基点自动生成模块生成的稳态基点插值表和所述动态加减速系数自动生成模块中生成的动态加减速系数插值表，采用动态加减速系数法、根据涡轮发动机动态实时模型的输入参数计算出发动机动态实时模型的输出参数。