[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

说明书

本申请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，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，并拟合得到第一基准表，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；拟合得到第二基准表，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。

技术领域

本申请属于航空发动机故障检测技术领域，特别涉及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。

背景技术

航空发动机执行回路用于精确跟踪，补偿外干扰、执行机构和被控对象的非线性影响，获得闭环系统更快的响应，实现执行回路稳态和动态性能要求。控制系统执行回路复杂，各个环节的故障都会对闭环系统的性能造成影响，其工作可靠性对于发动机安全至关重要，因此研究执行回路的故障检测技术十分必要。目前航空发动机通常只对控制偏差和控制变量进行监控，执行机构软故障通常会被PID控制器补偿，控制偏差趋近于0，如果仅监控控制偏差和控制变量，软故障或较小的传感器偏执硬故障无法被检测出来。

航空发动机执行回路基于信号的故障诊断通常分别预先设定被控变量及被控变量一阶导数的最大值和最小值，也有采用执行回路被控变量计划值与反馈值进行比较进行故障检测的方法。如果被控变量，或者其导数，或者计划值与反馈值偏差超过阈值范围，就表明伺服回路出现故障。虽然这些方法的判故原理简单，易实现，对硬故障有较好的诊断结果，但是对于软故障则存在漏警可能性，对于有些被控变量正常波动存在误警可能性。

另外一种基于模型的故障诊断方法通常用一阶惯性环节作为诊断用模型，根据模型输出和真实执行回路被控变量比较。由于执行机构包含非线性环节，对控制器输出的控制能量具有约束作用，执行机构位置和速率存在饱和问题，为了兼顾过渡态和稳态，需延长故障检测时间，同时将故障检测阈值范围设定很大，存在检测时间过长问题而且存在一定的漏警率，影响故障检测的实时性和准确性。

发明内容

本申请的目的是提供了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，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：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，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。

进一步的，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。

进一步的，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；