[发明专利]一种基于4余度的航空发动机高压转速信号表决方法

说明书

本申请提供的基于4余度的航空发动机高压转速信号表决方法包括：通过两转速传感器采集获得高压转子的两个高压转速采集信号；通过测量燃油输入量得到第一高压转速模拟信号，并通过测量低压转速、发动机进口温度和飞行速度得到第二高压转速模拟信号；确定任意两个信号的差值绝对值，当某一信号与其余三个信号的差值绝对值均大于预定的第一误差阈值时，则判断该信号状态异常，否则判定该信号状态正常；对正常信号进行第一轮表决，得到信号的第一轮表决值；确定信号与第一轮表决值的残差绝对值，判断残差绝对值是否大于第二误差阈值，当残差绝对值大于第二误差阈值时，该信号异常，否则该信号为正常；对信号进行第二轮表决，得到信号的第二轮表决值。

技术领域

本申请属于航空发动机温度测量技术领域，特别涉及一种基于4余度的航空发动机高压转速信号表决方法。

背景技术

航空发动机的转速决定了通过燃烧室的空气质量流量，从而决定了航空发动机推力大小，是航空发动机控制与健康管理系统最重要的信号之一。

通常航空发动机高压转速等重要信号会采用双余度传感器进行信号采集。为了提高发动机可靠性的同时不额外增加重量和成本，数字电子控制器或健康管理计算机会装载关于高压转速的实时模型。但是航空发动机即使相同余度的正常转速传感器都会有微小信号的差别，软余度信号和传感器硬余度实测信号的区别会更大一些，这使得正常和异常的高压转速信号的融合表决十分困难。

控制系统双余度高压转速传感器表决时，如果双通道传感器测量值相差较大，则一定至少有一个传感器发生故障，但是无法分辨故障的通道，发动机可靠性不足。若控制系统有三重余度或四余度的物理传感器，可以显著提高系统可靠性，但是过多硬件会引入航空发动机成本、重量和空间等问题。而对于控制系统同时具有双余度高压转速传感器和机载实时软余度高压转速信号，则可以提高发动机可靠性。

以图1所示的3余度为例(4余度信号原理及过程相同)，通常表决步骤为：首先对N2转速(即高压转子转速)传感器信号排序，中间值Median作为参考值，将最大值Max、最小值Min与参考值比较，若未超出范围，则输入到控制器的表决信号为(S1+S2+S3)/3；若传感器采集值超出阈值时，则需要多个控制周期进行确认，退出故障时仍然需要多个以上控制周期确认，确认周期较长。虽然这样可以显著减少由于噪声影响而虚警故障的情况，但在故障传感器未被确认之前，采用这种逻辑将使表决值受到故障值的影响，而且隔离故障时表决值将产生较大扰动和不连续现象，反馈到控制系统后将导致发动机状态有较大变化。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于4余度的航空发动机高压转速信号表决方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请提供的技术方案是：一种基于4余度的航空发动机高压转速信号表决方法，所述方法包括：

通过第一转速传感器和第二转速传感器采集获得高压转子的第一高压转速采集信号和第二高压转速采集信号；

构建燃油输入量与发动机高压转速的关系，并通过测量燃油输入量得到第一高压转速模拟信号，以及构建低压转速、发动机进口温度和飞行速度与发动机高压转速的关系，并通过测量低压转速、发动机进口温度和飞行速度得到第二高压转速模拟信号；

确定任意两个信号的差值绝对值，当某一信号与其余三个信号的差值绝对值均大于预定的第一误差阈值时，则判断该信号状态异常，否则判定该信号状态正常；

对正常信号进行第一轮表决，得到信号的第一轮表决值；

确定信号与第一轮表决值的残差绝对值，判断所述残差绝对值是否大于第二误差阈值，当所述残差绝对值大于第二误差阈值时，该信号为异常，否则该信号为正常；

对所述信号进行第二轮表决，得到信号的第二轮表决值。

进一步的，当4余度的个信号状态全部异常时，燃油执行机构置于系统安全保护位置。