航空發(fā)動機(jī)FADEC系統(tǒng)的喘振自動標(biāo)定技術(shù)

0 引言

隨著航空產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對航空發(fā)動機(jī)的安全性和可靠性要求越來越高。發(fā)動機(jī)喘振故障作為一種多發(fā)故障，是航空發(fā)動機(jī)的一種不穩(wěn)定工作狀態(tài)，是氣流沿壓氣機(jī)軸線方向發(fā)生的低頻率、高振幅的振蕩現(xiàn)象。它會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)機(jī)件的強(qiáng)烈機(jī)械振動和熱端超溫，并在很短的時間內(nèi)造成機(jī)件的嚴(yán)重?fù)p壞，嚴(yán)重危及飛行安全

。因此近年來已日漸成熟的全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)(Full Authority Digital Electronic Control,FADEC)

都通過數(shù)字化電路在發(fā)動機(jī)即將出現(xiàn)喘振或喘振初期，及時準(zhǔn)確的識別出喘振，進(jìn)而采取相應(yīng)的消喘措施，避免發(fā)動機(jī)由于喘振處理不及時導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重故障。

FADEC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)字電子控制器通過獲取喘振傳感器的采集值進(jìn)行發(fā)動機(jī)喘振狀態(tài)的判斷。要保證控數(shù)字電子控制器能及時準(zhǔn)則的判斷出發(fā)動機(jī)的喘振狀態(tài)，要求喘振傳感器具有較高的測量精度。但隨著喘振傳感器使用時間的增加，其測量值會發(fā)生漂移，且漂移程度會隨著時間的增加而增大

，導(dǎo)致數(shù)字電子控制器無法及時準(zhǔn)則的判斷發(fā)動機(jī)喘振狀態(tài)。如果喘振傳感器出現(xiàn)了一定的漂移，傳統(tǒng)的方法是對喘振傳感器重新標(biāo)定，但該方法存在維護(hù)成本高且無法精確判斷何時對喘振傳感器重新標(biāo)定的缺點。

步驟1：初始化候選斷點集，令CUT={Caj︱j=1,2,…,m}，其中Caj為條件屬性aj的候選斷點集。

本文描述了已交付外場大量使用的某型發(fā)動機(jī)，在外場使用過程中，由于喘振傳感器的漂移導(dǎo)致數(shù)字電子控制器無法準(zhǔn)確的判斷發(fā)動機(jī)喘振狀態(tài)。根據(jù)數(shù)字電子控制器喘振電路電路以及喘振傳感器標(biāo)定原理，設(shè)計了喘振標(biāo)定電路模型，并根據(jù)模型設(shè)計了喘振自動標(biāo)定方法，通過模型仿真和硬件在回路仿真驗證了該自動標(biāo)定算法的有效性，將該自動標(biāo)定算法落實到了控制軟件正式技術(shù)狀態(tài)中，并隨發(fā)動機(jī)在外場使用，使用結(jié)果表明，通過數(shù)字電子控制器上電后的喘振傳感器的自動標(biāo)定技術(shù)，可以解決喘振傳感器的自動漂移問題，降低了由于喘振傳感器漂移導(dǎo)致無法及時準(zhǔn)確判斷發(fā)動機(jī)喘振的風(fēng)險。

1 喘振處理電路原理

本文描述的FADEC系統(tǒng)的喘振電路原理圖見圖1。喘振反饋信號經(jīng)過整流和方向放大濾波調(diào)理為含有直流和交流分量的信號V△Pck，V△Pck信號經(jīng)過反向濾波處理為只有直流分量的V△PckDC，V△Pck信號經(jīng)過高通濾波處理只有交流分量的V△PckAC。直流分量信號V△PckDC和交流分量信號V△PckAC經(jīng)過A值判斷比較電路進(jìn)行喘振判斷，通過對A值判斷產(chǎn)生的脈寬時間進(jìn)行延時擴(kuò)展，形成喘振K1。該喘振K1信號可通過控制軟件采集，當(dāng)控制軟件采集到喘振K1信號后，在允許消喘條件滿足時，會進(jìn)行相應(yīng)的消喘控制。消喘控制期間，F(xiàn)ADEC發(fā)出主燃油切油指令，并對風(fēng)扇導(dǎo)葉角度、壓氣機(jī)導(dǎo)葉角度以及噴口喉道面積進(jìn)行偏關(guān)或放大調(diào)整，同時向飛機(jī)發(fā)出喘振告警。

自動標(biāo)定過程中，滿足a且b，認(rèn)為任務(wù)拐點標(biāo)定值已經(jīng)找到，停止查找：

直流分量信號V△PckDC經(jīng)過分壓電路處理為PckDC_G并通過AD電路采集，PckDC_G信號用于喘振的零點和拐點標(biāo)定，反應(yīng)了喘振傳感器測量的壓差平均值。

交流分量信號V△PckAC經(jīng)過低通濾波和放大電路處理為PckAC并通過AD電路采集，PckAC信號用于表征喘振傳感器測量的壓差波動值。

2 喘振標(biāo)定過程

由于喘振傳感器在靜態(tài)無壓差狀態(tài)下，傳感器輸出有個小電壓，喘振傳感器是通過將感受的壓力差轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出。為了消除在零壓差狀態(tài)下，傳感器的輸出小電壓，需要通過零點標(biāo)定的方式，將傳感器在零壓差狀態(tài)下，把測量電路中對應(yīng)壓差的直流分量V△PckDC值調(diào)為零電壓。

3 喘振自動標(biāo)定設(shè)計與仿真

3.1 喘振自動標(biāo)定模型設(shè)計

隨著喘振傳感器的長時間使用，喘振傳感器反饋輸出會存在一定的漂移。傳感器反饋輸出幅值減小漂移時對應(yīng)的V△PckDC、V△Pck變化關(guān)系見圖3，當(dāng)傳感器反饋輸出幅值減小漂移時(圖中虛線)，與未發(fā)生漂移時(圖中實線)相比，壓差平均值(V△PckDC)減小了，但是壓差平均值的變化不影響壓力波動值(VΔPckAC)， V△PckAC的幅值大小并沒有變化，由于電路的判喘A值閾值是固定的，波動值V△PckAC幅值不變，因此當(dāng)壓差平均值(V△PckDC)減小，此時A值會增大，超出A值閾值，容易達(dá)到喘振發(fā)生判別條件。

（1）加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。公路工程管理部門應(yīng)當(dāng)和施工單位、技術(shù)單位、測量單位和質(zhì)檢單位加強(qiáng)合作，在施工現(xiàn)場圍繞公路施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，成立質(zhì)量監(jiān)管部門進(jìn)行施工檢驗，一旦在施工過程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)當(dāng)立即指出并要求施工人員進(jìn)行整改，對于不按要求整改的施工人員進(jìn)行適當(dāng)處罰。

在這種情況下，基于喘振傳感器反饋值判斷發(fā)動機(jī)發(fā)生喘振時，發(fā)動機(jī)可能實際并未真正發(fā)生喘振，導(dǎo)致控制器誤判發(fā)動機(jī)喘振。隨著傳感器反饋輸出減小幅度增加，誤判發(fā)動機(jī)喘振的可能性愈大。為防止喘振傳感器漂移導(dǎo)致誤判喘振，需要根據(jù)傳感器以及喘振電路特性，設(shè)計自動喘振標(biāo)定功能，每次數(shù)字電子控制器上電后自動完成喘振標(biāo)定，并將標(biāo)定值寫入數(shù)字電子控制器中，避免誤判喘振。根據(jù)喘振電路原理以及喘振標(biāo)定原理，可以設(shè)計喘振自動標(biāo)定技術(shù)，原理是利用PID通過反饋PckDC_G來修正拐點標(biāo)定值DA(Pck_DAG)，從而快速找到標(biāo)定值，原理圖如圖4所示。

按圖1喘振電路原理及元器件特性，Pck_DAG至PckDC_G采集傳遞函數(shù)：

“愛丁堡蝕刻劑”①則是一種更為環(huán)保的方法，它通過在硫酸銅溶液中加入檸檬酸來調(diào)節(jié)PH值，酸化溶液，釋放三價鐵離子，強(qiáng)化腐蝕力度。檸檬酸是人工合成的食品添加劑，對人體無害，家居常作除水垢等用途。加入檸檬酸后，還可抑制副反應(yīng)，減少氧化鐵等沉淀物的生成，更可讓版子面朝上放入扁平的盆中腐蝕。加入檸檬酸使溶液腐蝕速度非常快，接近稀硝酸的效率，因此，愛丁堡蝕刻劑可成為銅版畫腐蝕制版的主要方法。腐蝕銅與鋅的差異主要是溶液濃度比例不同，如銅版蝕刻的配比約為：氯化鐵30%、檸檬酸10%、水60%，鋅版則按此比例減半。

Pck_DAG至PckDC_G采集的拐點標(biāo)定傳遞函數(shù)容差范圍：

最小值：

其一階等效傳遞函數(shù)分別為：

同理，零點自動標(biāo)定算法具體實現(xiàn)如下：

零點標(biāo)定完后，控制器內(nèi)的0.97V直流分量對應(yīng)某一喘振壓差點，為了調(diào)整0.97V直流分量對應(yīng)的喘振壓差點，需要對喘振電路進(jìn)行拐點標(biāo)定，拐點標(biāo)定過程是將喘振直流分量中疊加0.3V電壓。喘振標(biāo)定過程見圖2。

拐點標(biāo)定理論及容差范圍與等效階躍響應(yīng)對比仿真分析如圖5所示。

通過電路理論分析可知，喘振拐點標(biāo)定電路上下容差范圍接近，硬件特性變化很小，在容差范圍內(nèi)不存在積分飽和及輸出范圍超限問題，因此采用傳統(tǒng)的

算法，不進(jìn)行抗積分飽和及輸出限制保護(hù)即可實現(xiàn)喘振拐點自動標(biāo)定。

控制軟件中拐點自動標(biāo)定算法具體實現(xiàn)如下：

拐點標(biāo)定值(Pck_DAG)=400bit-2.5×(拐點標(biāo)定值偏差+0.18×拐點標(biāo)定值偏差累加值)；

V△Pck信號經(jīng)過方向放大、疊加偏置電壓和低通濾波處理為PckDC_L并通過AD電路采集，PckDC_L信號用于喘振傳感器斷線檢測，當(dāng)傳感器發(fā)生斷線時，V△Pck≥0.78V，表征PckDC_L采集值小于600bit，可根據(jù)該采集值變化來判斷傳感器斷線情況。

“如果能夠盡量在一天內(nèi)把所有的檢查完成，患者不用跑來跑去，付出的成本更少；宣教也可以集中，宣教服務(wù)人員時間一長也會越來越專業(yè)?！秉S東勝院長指出。

a)當(dāng)前拐點標(biāo)定值偏差-前4個周期的拐點標(biāo)定值偏差的絕對值均小于3bit；

b)當(dāng)前拐點標(biāo)定值偏差小于3bit且持續(xù)時間≥75ms；

注：拐點標(biāo)定值偏差=PckDC_G采集值-326bit。

爬上那道梁，我站在路邊那棵孤單的烏桕樹下，焦心地眺望著暮色迷茫的遠(yuǎn)方。時間像蛇一樣悄沒聲兒地溜走，月亮從王家山那邊爬上來，明晃晃地掛在半空。路上早斷了行人，我不敢往前去，那年在王家山腳下遭狼，到如今我還后怕。想到這里，我又祈愿大梁莫走夜路，晚就晚個天把吧，那年桂生就是這樣咬成了狼剩兒的，你可不許遭了狼啊。我在樹下走來走去，像個煩躁的困獸，不時扯起脖頸兒，向四周張望。

文中充分利用Qt平臺的優(yōu)勢，實現(xiàn)了ROV用戶操作軟件的設(shè)計；同時不再單純考慮水下運動和實時監(jiān)控功能，而是從多方面處理ROV的協(xié)作關(guān)系。雖然在細(xì)節(jié)方面仍有待完善，但是，通過泳池環(huán)境測試，驗證了設(shè)計方案的可行性。

因此，魚粉中鈣含量的高低也是區(qū)分魚排粉與全魚魚粉的一個較為有效的指標(biāo)。鈣含量小于5.0%的可以視為全魚魚粉。

在支付寶二維碼中的內(nèi)容實際含了商品各種信息，其形式為一連串定義好的字符串，其中XXXXX為開發(fā)者所要填寫的商戶信息，商戶調(diào)用第三方庫生成二維碼圖片。

a)當(dāng)前零點標(biāo)定值偏差-前4個周期的零點標(biāo)定值偏差的絕對值均小于3bit；

自動標(biāo)定過程中，滿足a且b，認(rèn)為任務(wù)零點標(biāo)定值已經(jīng)找到，停止查找：

零點標(biāo)定值(Pck_DAL)=500bit0.45×(零點標(biāo)定值偏差+0.18×零點標(biāo)定值偏差累加值)；

由于大部分農(nóng)產(chǎn)品含有的基質(zhì)比較復(fù)雜（見表1）。有很多成分如有機(jī)酸類、脂類等對有機(jī)磷檢測的影響很顯著，葉宇飛[3]等人研究了果蔬中農(nóng)殘的基質(zhì)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)部分有機(jī)磷農(nóng)藥會產(chǎn)生基質(zhì)干擾效應(yīng)，其中辛硫磷的基質(zhì)效應(yīng)最強(qiáng)。有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析主要包括樣前處理和儀器分析兩個部分。而前處理的好壞直接影響到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。

b)當(dāng)前零點標(biāo)定值偏差小于3bit且持續(xù)時間≥75ms；

注：零點標(biāo)定值偏差=PckDC_G采集值-20bit。

3.2 喘振自動標(biāo)定模型仿真

根據(jù)3.1節(jié)喘振拐點標(biāo)定的理論模型和最大、最小容差模型，按照圖4的原理圖和自動標(biāo)定算法搭建simulink模型，見圖6，喘振標(biāo)定拐點采集值PckDC_G仿真結(jié)果見圖7。

從仿真結(jié)果可見，在容差范圍內(nèi)，無論是最大容差模型，還是最小容差模型，喘振標(biāo)定過程PckDC_G曲線均經(jīng)過一次波動后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)定時間約0.5s，滿足飛行前自檢(自檢時間要求≤20s)中快速自動標(biāo)定的要求，因此自動標(biāo)定PID控制參數(shù)參數(shù)可以適應(yīng)喘振標(biāo)定電路特性在容差范圍內(nèi)的變化。

4 硬件在回路驗證

FADEC控制軟件落實第3節(jié)的喘振標(biāo)定模型的理論分析與仿真結(jié)果，并將控制軟件下載到FADEC目標(biāo)機(jī)中進(jìn)行硬件在回路驗證。圖8是硬件在回路仿真環(huán)境圖

。

試驗過程：控制器上電后，控制軟件自動進(jìn)入飛行前自檢過程，在飛行前自檢過程中自動完成喘振傳感器的零點和拐點標(biāo)定。

從硬件在回路的仿真結(jié)果看，控制軟件完成飛行前自檢后進(jìn)入喘振自動標(biāo)定，自動完成喘振零點和拐點標(biāo)定的時間約0.5s。驗證結(jié)果表明，該喘振自動標(biāo)定技術(shù)可以作為正式技術(shù)狀態(tài)落實到FADEC控制軟件中，交付外場進(jìn)行喘振自動標(biāo)定，減少喘振傳感器漂移導(dǎo)致誤報喘振的風(fēng)險。

1.進(jìn)一步發(fā)揮財務(wù)職能作用的重要通道。現(xiàn)代企業(yè)財務(wù)管理職能有了很大拓展，已由傳統(tǒng)的核算會計向管理會計邁進(jìn)。管理會計強(qiáng)調(diào)為企業(yè)進(jìn)行最優(yōu)決策、改善經(jīng)營管理、提高經(jīng)濟(jì)效益服務(wù)。為此，管理會計需要記錄和分析經(jīng)濟(jì)業(yè)務(wù)，“捕捉”和呈報管理信息，并直接參與決策控制過程。財務(wù)報表分析正好對接、滿足管理會計需要，為企業(yè)提供有價值的分析，為企業(yè)決策提供信息服務(wù)。以筆者所在集團(tuán)公司為例，財務(wù)管理部門都要定期報送財務(wù)報表分析報告，包括月度、季度和年報財務(wù)報表分析報告，通過對財務(wù)數(shù)據(jù)加工，挖掘數(shù)據(jù)背后所能呈現(xiàn)的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，服務(wù)集團(tuán)決策層、管理層。

5 結(jié)束語

發(fā)動機(jī)喘振故障作為一種多發(fā)故障，是航空發(fā)動機(jī)的一種不穩(wěn)定工作狀態(tài)，并在很短的時間內(nèi)造成機(jī)件的嚴(yán)重?fù)p壞，嚴(yán)重危及飛行安全。本文根據(jù)某型航空發(fā)動機(jī)外場出現(xiàn)的喘振傳感器漂移導(dǎo)致無法及時準(zhǔn)確的判斷發(fā)動機(jī)喘振的問題，開展了用于喘振判斷的喘振電路分析和喘振標(biāo)定原理分析。并根據(jù)喘振電路建立了喘振標(biāo)定數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型設(shè)計了喘振自動標(biāo)定控制參數(shù)。桌面仿真和硬件在回路仿真結(jié)果表明，喘振自動標(biāo)定數(shù)學(xué)模型可以應(yīng)用在外場技術(shù)狀態(tài)中，有效減少喘振傳感器漂移導(dǎo)致誤報喘振的風(fēng)險。

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