[发明专利]基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法

权利要求书

1.一种基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，所述执行回路故障检测方法包括：

确定航空发动机中的执行回路及其执行回路模型，根据执行回路模型构建故障检测模型；

确定稳态状态下用于故障检测的第一阈值；

根据采集的控制输出电流值滤波得到滤波电流值，将所述滤波电流值拟合得到第二阈值与滤波电流值关系的第一基准表，查询所述第一基准表得到所述控制电流值下滤波电流值所对应的第二阈值；

将所述控制电流值拟合得到第三阈值与控制电流值关系的第二基准表，查询所述第二基准表得到所述控制电流值所对应的第三阈值；

构建第一阈值、第二阈值、第三阈值与自适应残差的关系式；

比较执行回路反馈值与故障检测模型输出值的差值绝对值与自适应残差阈值的关系，当大于等于零且达到若干周期后，执行回路发生故障，反之，则执行回路未发生故障。

2.如权利要求1所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，所述航空发动机中的执行回路包括主燃油计量执行回路、加力燃油计量执行回路、角度执行回路和喷口面积执行回路。

3.如权利要求1或2所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，根据执行回路模型构建故障检测模型的过程包括：

根据执行回路的位移计划值与故障检测模型的位移输出值得到偏差量e；

构建控制器输出电流I与执行机构内的平衡电流I_BAL的关系式；

使控制器输出电流I与期望的平衡电流I_BAL相减得到伺服阀的输入电流；

采用二阶环节近似表示伺服阀的传递函数模型，采用数学原型用积分器等效执行回路中活门，并采用延迟函数来模拟驱动力的过程与流量建立的过程，经过伺服阀的等效二阶传递函数后得到电液伺服阀的流量差，对流量做延迟环节的时延处理得到计量活门位移的单步积分量，积分后得到计量活门位移；

限制单步积分量的上、下限，对受限后的单步积分进行累加，再对活门运动行程进行范围限制，最终得到机载故障检测模型。

4.如权利要求3所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，控制器输出电流I与执行机构内的平衡电流I_BAL具有如下关系：

式中，k_p为比例控制系数，e为偏差量，T_i和T_D分别为积分时间常数和微分时间常数，t为时间。

5.如权利要求4所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，所述伺服阀的输入电流△I即为：

ΔI＝I-I_BAL。

6.如权利要求5所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，二阶环节的传递函数模型为：

式中，Kac为回路增益，w为固有频率，ξ是阻尼比。

7.如权利要求6所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，所述故障检测模型为：

式中，Lm_mdl为故障检测模型，，Delay_Lm为延迟环节，△I为伺服阀输入电流。

8.如权利要求7所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，所述控制输出电流值I与滤波电流值I_f满足如下：

式中，为滤波器。

9.如权利要求8所述的基于自适应比较器的航空发动机执行回路故障检测方法，其特征在于，所述第一阈值、第二阈值、第三阈值与自适应残差具有如下关系式：

式中，r为自适应残差阈值，C₁、C₂、C₃分别为第一阈值、第二阈值、第三阈值，为滤波器。