航空发动机控制中变权重函数阶次的仿真研究

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作者 蔡宁泊 韩郑弘 +1 位作者 王伟 陶立权 《计算机仿真》 2024年第3期20-24,共5页

提出一种民用航空发动机过渡过程控制方法,在含非线性补偿项的航空发动机分段线性模型基础上建立含耦合状态变量权重项的性能指标指标函数,设计变权重SDRE控制算法实现的对过渡过程的控制。在MATLAB环境下对各阶次变权重函数下的航空发... 提出一种民用航空发动机过渡过程控制方法,在含非线性补偿项的航空发动机分段线性模型基础上建立含耦合状态变量权重项的性能指标指标函数,设计变权重SDRE控制算法实现的对过渡过程的控制。在MATLAB环境下对各阶次变权重函数下的航空发动机SDRE控制算法进行仿真,仿真结果表明,变权重SDRE控制算法相比定权重控制算法可以在提升航空发动机转速响应速度的同时降低燃油消耗,同时仿真结果表明,变权重函数阶次越高时转子转速响应的上升时间越快,同时燃油流量随阶次的上升先减小再增加,最后对产生这种结果的原因进行了分析。 展开更多

关键词 航空发动机控制 过渡过程 状态相关黎卡提方程控制算法 变权重性能指标函数

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高负荷风扇静叶气动特性的实验与数值研究 被引量：5

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作者 陶立权 孙鹏 +1 位作者 杨坤 潘若痴 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1331-1338,共8页

为了掌握高负荷静叶内部流动特征,进而指导静叶改型设计,采用实验和数值模拟相结合的方法,对高负荷风扇末级静子叶栅的气动性能开展研究。为了在级环境下研究静子叶栅的气动性能,在静子叶栅前设计了导叶,提供级中静子叶栅的进口气流参数... 为了掌握高负荷静叶内部流动特征,进而指导静叶改型设计,采用实验和数值模拟相结合的方法,对高负荷风扇末级静子叶栅的气动性能开展研究。为了在级环境下研究静子叶栅的气动性能,在静子叶栅前设计了导叶,提供级中静子叶栅的进口气流参数,分析了不同进口马赫数条件下的静叶气动性能。研究表明:导流叶片可以保证静叶进口气流方向和速度与级内相近,可以用扇形叶栅吹风实验模拟级环境对静叶气动性能开展研究;静叶吸力面存在较大的分离和回流,27%叶高附近分离最大,使该处气流折转最小约42°;静叶3%叶高压力面存在较大的负攻角损失;随着进口马赫数增加,出口气流参数沿径向波动程度明显增加。 展开更多

关键词 静叶 扇形叶栅 实验 数值模拟 气动性能

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弯叶片对畸变条件下风扇性能影响研究 被引量：3

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作者 陶立权 孙鹏 钟兢军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期898-903,共6页

以跨声速风扇为研究对象,采用全周三维非定常数值模拟方法研究静叶根部20°正弯对总压畸变条件下风扇性能和流场结构的影响。通过对设计转速下风扇全工况进行求解,对比分析了静叶采用直叶片和弯叶片时设计点和近失速点的风扇性能和... 以跨声速风扇为研究对象,采用全周三维非定常数值模拟方法研究静叶根部20°正弯对总压畸变条件下风扇性能和流场结构的影响。通过对设计转速下风扇全工况进行求解,对比分析了静叶采用直叶片和弯叶片时设计点和近失速点的风扇性能和流场结构。通过与均匀进口条件的风扇性能对比,探讨弯叶片对风扇效率、稳定边界以及抗畸变能力的影响,重点研究弯叶片对动静叶流动损失的影响以及对级性能的影响和改善机理。研究表明,均匀进口时,根部20°正弯静叶可以改善风扇在近失速点附近的性能,而在设计点附近,弯叶片的作用不明显;进口总压畸变条件下,静叶根弯20°能有效改善风扇性能,提高稳定性;静叶根弯对流场的影响取决于具体的流场结构,流动状态越恶劣,弯叶片的作用越明显。 展开更多

关键词 风扇 非定常 总压畸变 弯叶片 性能

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风扇/压气机进口畸变问题数值研究进展 被引量：4

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作者 陶立权 孙鹏 杨坤 《中国民航大学学报》 CAS 2010年第2期6-10,共5页

现代航空发动机的非常规机动性和超音速机动性使风扇/压气机经常工作在非均匀的进口条件下,研究进口流场畸变对其内部流场及性能的影响对改善发动机的经济性和可靠性以及提高抗畸变能力具有重要的理论意义和工程应用价值。自20世纪50年... 现代航空发动机的非常规机动性和超音速机动性使风扇/压气机经常工作在非均匀的进口条件下,研究进口流场畸变对其内部流场及性能的影响对改善发动机的经济性和可靠性以及提高抗畸变能力具有重要的理论意义和工程应用价值。自20世纪50年代以来,进口总压畸变问题的数值研究不断发展进步,很多模型被提出并验证。较全面地介绍了国内外进口畸变问题的数值研究方法的发展,并对各模型的特点和应用范围进行了分析和对比,得出在硬件允许的情况下,采用全流道非定常数值模拟可以更准确地刻画流动的周向特性和内部流场结构,有利于细致研究畸变流场的内部流动机理。 展开更多

关键词 风扇/压气机 进口畸变 数值模拟

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基于AHP-BP神经网络的航空材料供应商选择 被引量：5

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作者 陶立权 杨坤 《中国民航大学学报》 CAS 2016年第2期56-61,共6页

根据适航规章要求,提出了航空材料供应商选择的特色指标,构建了航空材料供应商选择的AHP-BP神经网络模型,通过AHP确定各指标权重,再结合BP神经网络,从训练数据中提取隐含的知识和规律,能够方便地用于新供应商的选择。该模型求解算法为... 根据适航规章要求,提出了航空材料供应商选择的特色指标,构建了航空材料供应商选择的AHP-BP神经网络模型,通过AHP确定各指标权重,再结合BP神经网络,从训练数据中提取隐含的知识和规律,能够方便地用于新供应商的选择。该模型求解算法为动量梯度下降反向传播算法,具有良好的可扩展性,从而增加了评价的动态性。算例验证结果表明,将AHP-BP神经网络模型用于航空材料供应商选择具有较强的实用性。 展开更多

关键词 供应商 适航 AHP BP神经网络

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基于滑模观测器的传感器故障检测

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作者 陶立权 刘程 +1 位作者 王伟 王倩 《中国民航大学学报》 CAS 2019年第3期54-59,共6页

针对故障检测中漏检和误检问题,提出了一种基于残差和故障估计相结合的故障检测方法。首先运用Schur补引理将观测器增益求解方法转化为非线性矩阵不等式约束下的多目标凸优化问题,设计合理的增益以解决鲁棒性问题;其次根据残差的随机特... 针对故障检测中漏检和误检问题,提出了一种基于残差和故障估计相结合的故障检测方法。首先运用Schur补引理将观测器增益求解方法转化为非线性矩阵不等式约束下的多目标凸优化问题,设计合理的增益以解决鲁棒性问题;其次根据残差的随机特性,将数理统计应用于残差阈值的确定,使得检测结果更为可靠;再通过设计滑模观测器产生残差实现第一重故障检测,并通过等效输出误差注入原理完成故障估计实现第二重故障检测,从而减少漏检和误检情况;最后通过仿真算例验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 故障检测 漏检误检 滑模观测器 残差 故障估计

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基于观测器的传感器故障检测方法对比分析 被引量：7

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作者 陶立权 刘程 +2 位作者 张正 王倩 王伟 《航空发动机》 北大核心 2020年第3期46-53,共8页

针对航空发动机传感器故障检测方法的适用范围缺乏量化数据问题,提出以故障检测性能指标为依据,对基于卡尔曼滤波器和基于自适应滑模观测器的故障检测方法适用性进行对比分析。分别设计了基于卡尔曼滤波器的残差生成和自适应滑模观测器... 针对航空发动机传感器故障检测方法的适用范围缺乏量化数据问题,提出以故障检测性能指标为依据,对基于卡尔曼滤波器和基于自适应滑模观测器的故障检测方法适用性进行对比分析。分别设计了基于卡尔曼滤波器的残差生成和自适应滑模观测器的故障估计检测方法,根据故障检测策略实现故障检测;以蒙特卡罗法生成随机故障,对比分析在故障和干扰同时存在的情况下2种方法的故障检测效果和适用范围;基于DGEN 380发动机进行仿真,仿真结果表明:基于卡尔曼滤波器的故障检测方法对高斯噪声的处理能力较强,但故障检测率不足50%,尤其是针对软故障效果较差;而基于滑模观测器的故障检测方法在不考虑测量噪声的情况下,针对软硬故障检测的效果均较好,但处理传感器测量噪声的能力较差。 展开更多

关键词 故障检测 性能指标 传感器 卡尔曼滤波器 滑模观测器 软硬故障 航空发动机

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基于自适应滑模观测器的航空发动机故障检测 被引量：3

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作者 陶立权 刘程 王伟 《计算机仿真》 北大核心 2019年第12期67-73,共7页

针对含未知干扰的航空发动机,提出了基于鲁棒自适应滑模观测器的故障检测方法。首先构建增维矩阵,将传感器故障转化为"虚拟"执行器故障,并将观测器增益求解方法转化LMI约束下凸优化问题。其次,设计了自适应律在线调整滑模增益... 针对含未知干扰的航空发动机,提出了基于鲁棒自适应滑模观测器的故障检测方法。首先构建增维矩阵,将传感器故障转化为"虚拟"执行器故障,并将观测器增益求解方法转化LMI约束下凸优化问题。其次,设计了自适应律在线调整滑模增益,确保输出估计误差渐进稳定,且滑模运动在有限的时间内到达滑模面以实现鲁棒性,同时建立故障检测评估方法评估故障检测准确率,讨论了影响故障检测准确率的因素。最后,通过仿真验证了所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 故障检测 滑模观测器 多目标优化 检测准确率

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基于滑模观测器和神经网络的传感器故障诊断方法比较研究 被引量：1

9

作者 陶立权 马振 +2 位作者 王伟 张正 刘程 《测控技术》 2020年第4期21-27,共7页

针对航空发动机传感器故障诊断中各种方法的优势和劣势,选择滑模观测器和神经网络这两种故障诊断方法分别对航空发动机转速传感器进行故障诊断研究,采用实验室搭建的发动机实验台DGEN380的实验数据,选择对航空发动机控制系统影响较大的... 针对航空发动机传感器故障诊断中各种方法的优势和劣势,选择滑模观测器和神经网络这两种故障诊断方法分别对航空发动机转速传感器进行故障诊断研究,采用实验室搭建的发动机实验台DGEN380的实验数据,选择对航空发动机控制系统影响较大的偏置故障、漂移故障、脉冲故障、周期性干扰故障这四类传感器故障进行诊断。研究结果表明,滑模观测器和IPSO-BP神经网络都能实现航空发动机传感器的故障诊断;滑模观测器方法可以诊断出偏置故障、脉冲故障和周期性干扰故障,但不能诊断出传感器发生的漂移故障;IPSO-BP神经网络方法可以诊断出偏置故障、漂移故障、脉冲故障和周期性干扰故障。因此,滑模观测器在故障诊断中可能会出现漏诊的现象,IPSO-BP神经网络相对滑模观测器而言不会出现漏诊的现象。 展开更多

关键词 航空发动机 故障诊断 神经网络 滑模观测器 传感器

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航空发动机涡轮轮缘封严数值模拟

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作者 陶立权 马振 邱学旺 《中国民航大学学报》 CAS 2020年第1期13-18,共6页

航空发动机涡轮轮缘的封严对于保护轮盘腔室至关重要。为防止主流高温燃气进入轮盘腔室,需通入低温冷气对涡轮轮缘进行封严。采用二维RANS模型和SST湍流模型研究不同封严流量对封严效率的影响,并用压力参数法确定最小封严流量,研究不同... 航空发动机涡轮轮缘的封严对于保护轮盘腔室至关重要。为防止主流高温燃气进入轮盘腔室,需通入低温冷气对涡轮轮缘进行封严。采用二维RANS模型和SST湍流模型研究不同封严流量对封严效率的影响,并用压力参数法确定最小封严流量,研究不同封严层高度对封严效率的影响。结果表明:随着封严流量的增加,涡轮轮缘逐渐达到完全密封,涡轮轮缘封严效率增加;同时,腔内封严气体外流至主流,导致腔外主流压力增加,使封严气体对主流气体产生一定影响;封严气体充满轮盘腔,使高温主流气体很难进入轮盘腔,同时主流气体与封严气体在外层封严入口区域发生热交换,入口处主流气体温度显著降低,提高了封严效率;实验结果同时表明,不同封严层高度对封严效率基本没有影响。 展开更多

关键词 航空发动机 涡轮轮缘封严 封严层高度 数值模拟

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基于稳态模型的喘振裕度影响因素仿真研究

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作者 陶立权 马振 +1 位作者 王伟 陈义成 《滨州学院学报》 2019年第6期5-11,共7页

航空发动机喘振严重影响民航客机的安全,制约涡扇发动机的发展。为研究航空发动机在无气流扰动的状况下,使用因素对发动机喘振裕度的影响,以某型大涵道比涡扇发动机为研究对象,基于Matlab/Simulink仿真环境,建立发动机部件级稳态模型。... 航空发动机喘振严重影响民航客机的安全,制约涡扇发动机的发展。为研究航空发动机在无气流扰动的状况下,使用因素对发动机喘振裕度的影响,以某型大涵道比涡扇发动机为研究对象,基于Matlab/Simulink仿真环境,建立发动机部件级稳态模型。利用该模型仿真研究发动机稳态工作过程中使用因素发生变化时,喘振裕度的变化情况。研究结果表明:大气温度、大气压力、大气湿度、飞行马赫数、高压压气机功率提取量和附加引气量等使用因素均会对增压级和高压压气机的喘振裕度产生影响,但其影响程度以及喘振裕度的变化趋势不同。 展开更多

关键词 航空发动机 部件级稳态模型 喘振裕度 影响因素

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基于适航符合性的短舱风扇一体化迎角与侧风特性

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作者 傅文广 郭重佳 +1 位作者 孙鹏 陶立权 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期77-89,共13页

以某小型涡扇发动机为研究对象,采用数值模拟方法对0°、15°、25°迎角和±10、±20、±30 m/s的90°横向侧风条件下短舱风扇一体化的特性及流场进行研究。结果表明:随着迎角的增大,相同风速条件下逆向侧... 以某小型涡扇发动机为研究对象,采用数值模拟方法对0°、15°、25°迎角和±10、±20、±30 m/s的90°横向侧风条件下短舱风扇一体化的特性及流场进行研究。结果表明:随着迎角的增大,相同风速条件下逆向侧风对短舱进气道和风扇性能的负面影响更大,依据机动性、风速和喘振/失速特性的适航条款要求,得到迎角为25°时,短舱风扇一体化性能可承受的正、逆向侧风范围分别约为0~23 m/s和0~18 m/s,相应得到侧风速度为±30 m/s时,所允许的机动迎角范围分别约为0°~3°和0°~2°。 展开更多

关键词 进气畸变 喘振/失速 短舱进气道 风扇 适航符合性

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总压畸变对风扇流场影响的全流道数值研究 被引量：3

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作者 陶立权 孙鹏 钟兢军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期643-651,共9页

采用全流道非定常数值模拟方法对进口稳态总压畸变条件下跨声速风扇流场进行求解.详细分析了总压畸变造成风扇性能下降的原因.分析表明,周向不均匀流场使得动静叶进口气流角变得不均匀,从而使进口攻角发生很大变化;动叶在不同周向和径... 采用全流道非定常数值模拟方法对进口稳态总压畸变条件下跨声速风扇流场进行求解.详细分析了总压畸变造成风扇性能下降的原因.分析表明,周向不均匀流场使得动静叶进口气流角变得不均匀,从而使进口攻角发生很大变化;动叶在不同周向和径向位置流动状况完全不同;畸变区内静叶根部至中径附近存在大范围的分离区. 展开更多

关键词 全流道 非定常 数值模拟 总压畸变 跨声速风扇

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