[发明专利]一种微型燃气涡轮发动机起动过程建模方法

说明书

本发明属于发动机建模技术领域，提供了一种微型燃气涡轮发动机起动过程建模方法，步骤如下：微型燃气涡轮发动机转速的建模；微型燃气涡轮发动机的性能参数与转速的关系建模；误差分析。现有微型燃气涡轮发动机建模方法多是利用纯机理或机器学习的方法，难以准确刻画微型燃气涡轮发动机的起动过程，而机器学习需要大量的试验数据。在工程实践中，目前普遍采用的纯机理操作繁复，效率低下，建模准确度不高。本发明提供了一种基于机理和辨识方法相结合的微型燃气涡轮发动机起动过程建模方法，弥补了现有技术的不足。本发明操作简单，准确率高，并可实现整个微型燃气涡轮发动机的建模。该方法具有一定的拓展性，可推广到其它领域。

技术领域

本发明属于发动机建模技术领域，具体涉及一种微型燃气涡轮发动机起动过程建模方法。

背景技术

微型燃气涡轮发动机是一个复杂的热力学系统，由压气机、燃烧室和涡轮组成。在对微型燃气涡轮发动机起动的研究过程中，如何建立微型燃气涡轮发动机慢车转速以下的数学模型并进行起动性能的数值计算，能为微型燃气涡轮发动机起动过程的控制提供参考。因此，对微型燃气涡轮发动机的起动过程进行建模是非常有价值的。

在微型燃气涡轮发动机建模技术方面，国内外公开发表的文献较少，亦未有相关专利涉及此方面的内容。在已有文献中，多是利用支持向量机等方法对发动机起动过程进行建模，但是支持向量机需要大量的发动机起动过程数据，通过对输入输出数据的训练得到发动机的起动模型，然而对于新研发的微型燃气涡轮发动机而言，一般通过燃气涡轮发动机的设计参数得到起动过程的燃油计划，为了保证燃气涡轮发动机能成功起动，通过人工手动的方法完成微型燃气涡轮发动机的起动过程。通过人工起动得到的实验数据建立燃气涡轮发动机的起动模型，然后再通过起动模型进一步优化发动机起动过程的燃油计划，存在一定的局限性。

对于微型燃气涡轮发动机而言，当前的起动过程建模技术已经渐渐满足不了工程的实际需要。因此，探索出一种有效且适用于工程实践的高效建模方法成为一个亟需解决的问题。微型燃气涡轮发动机起动建模技术也因此具备了广阔的研究和应用前景。

发明内容

本发明是为了解决现有技术存在的燃气涡轮发动机起动过程建模数据要求量大，效率低下，建模精度不高的问题，而提出的一种微型燃气涡轮发动机起动过程建模方法。

一种微型燃气涡轮发动机起动过程建模方法，包括以下步骤：

第一步，微型燃气涡轮发动机转速的建模；

第二步，微型燃气涡轮发动机的性能参数与转速的关系建模；

第三步，误差分析。

现具体阐述如下：

第一步，微型燃气涡轮发动机转速的建模；

步骤1：分析微型燃气涡轮发动机起动过程机理，通过发动机转子效应建模方法，具体是通过微型燃气涡轮发动机起动电机的电流值和微型燃气涡轮发动机的转速值，建立燃气涡轮发动机剩余转矩模型，在此基础上计算得到稳态燃料量，从而通过线性插值的方法得到微型燃气涡轮发动机燃料量和微型燃气涡轮发动机转速之间的关系，运用多项式拟合的方法得到微型燃气涡轮发动机燃料量和转速之间的表达式；

步骤2：根据微型燃气涡轮发动机起动过程的燃料量和发动机转速的试验数据，并与步骤1所建的稳态燃料量和微型燃气涡轮发动机转速的关系式进行对比，得到起动过程的燃料量与稳态燃料量之间的差值；

步骤3：步骤2得到的燃料量差值能使微型燃气涡轮发动机产生加速效应，由于燃料量差值与微型燃气涡轮发动机转速之间的关系是高度非线性的，利用分段线性化的方法去拟合燃料量差值与微型燃气涡轮发动机转速之间的关系；

步骤4：燃料量差值和起动机电流共同作用，使微型燃气涡轮发动机产生加速效应，通过对微型燃气涡轮发动机的加速度进行积分，从而得到微型燃气涡轮发动机的速度；