变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108443022A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810169846.6(22)申请日2018.03.01(71)申请人南京航空航天大学地址210000江苏省南京市江宁区将军大道29号(72)发明人汪勇郑前钢张海波陈名扬(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467代理人杨楠(51)Int.Cl.F02C9/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)H03H21/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制方法及装置(57)摘要本发明公开了一种变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制方法。本发明在所述变旋翼转速飞行器的发动机闭环控制系统中的动力涡轮转速反馈通道中串接一个由最小均方差LMS自适应滤波器所构成的自适应扭振滤波器，利用该自适应扭振滤波器滤除动力涡轮转速反馈信号中的扭振信号。本发明还公开了一种变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制装置。本发明能够有效解决变旋翼转速时针对单一扭振频率的常规线性时不变陷波滤波器不再适用的情况，很好地抑制变转速条件下所有扭振频率对应的扭振分量，具有显著的自适应扭振抑制能力。CN108443022ACN108443022A权利要求书1/2页1.变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制方法，其特征在于，在所述变旋翼转速飞行器的发动机闭环控制系统中的动力涡轮转速反馈通道中串接一个由最小均方差LMS自适应滤波器所构成的自适应扭振滤波器，利用该自适应扭振滤波器滤除动力涡轮转速反馈信号中的扭振信号。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述自适应扭振滤波器的输出表达式具体如下：其中，Np(n)是自适应扭振滤波器输出信号，代表滤波后的动力涡轮转速信号；是掺杂扭振信号的动力涡轮转速反馈信号，w(n)为按照下式进行迭代更新的权系数：μ为步长因子；e(n)为Npr(n)与Np(n)的误差，Npr(n)为参考信号；M为自适应扭振滤波器的阶数；n代表采样时刻。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，阶数M为6，步长因子μ为0.01。4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述变旋翼转速飞行器通过设置在定转速发动机与飞行器之间的无级变速传动机构来实现变旋翼转速。5.变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制装置，其特征在于，所述装置包括串接在所述变旋翼转速飞行器的发动机闭环控制系统中的动力涡轮转速反馈通道中的一个由最小均方差LMS自适应滤波器所构成的自适应扭振滤波器，用于滤除动力涡轮转速反馈信号中的扭振信号。6.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述自适应扭振滤波器的输出表达式具体如下：其中，Np(n)是自适应扭振滤波器输出信号，代表滤波后的动力涡轮转速信号；是掺杂扭振信号的动力涡轮转速反馈信号，w(n)为按照下式进行迭代更新的权系数：μ为步长因子；e(n)为Npr(n)与Np(n)的误差，Npr(n)为参考信号；M为自适应扭振滤波器的阶数；2CN108443022A权利要求书2/2页n代表采样时刻。7.如权利要求6所述装置，其特征在于，阶数M为6，步长因子μ为0.01。8.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述变旋翼转速飞行器通过设置在定转速发动机与飞行器之间的无级变速传动机构来实现变旋翼转速。3CN108443022A说明书1/6页变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制方法及装置技术领域[0001]本发明涉及航空宇航推进技术领域，尤其涉及一种变旋翼转速飞行器发动机扭振抑制方法。背景技术[0002]旋翼飞行器是一个多自由度、强耦合的复杂动力学系统，可将其划分为旋翼飞行器飞行力学系统、机械传动系统、发动机及其控制系统等等。自从20世纪50年代开始，涡轴发动机就凭借其重量轻、体积小、功重比大、振动小、容易操作等突出优点，成为旋翼飞行器主要的动力装置。涡轮轴发动机通过动力涡轮，并由减速器及传动轴等组成的传动系统驱动旋翼和尾桨，这些高速旋转的传动部件联系在一起形成了机械传动系统，称为旋翼飞行器动力传动链，或称扭矩传递系统。旋翼飞行器传动链的扭转弹性特性不仅影响到旋翼飞行器飞行品质，也对发动机稳定工作产生很大影响。其中旋翼飞行器传动链的扭振模态对系统影响最大，其大小主要是由旋翼转子摆振惯量以及发动机、传动系统转动惯量，并通过传动轴以及摆振铰处旋翼旋转当量阻尼、刚度的交互影响来决定。[0003]为了达到优良的机动飞行品质，现代旋翼飞行器普遍采用响应更为迅捷的涡轴发动机，造成旋翼飞行器动力传动链的扭振频率往往落入发动机系统响应带宽内，因此，若控制系统设计不当，则易产生系统扭振不稳定问题，并有可能形成剧烈的自激振动，造成灾难性后果。为了适应现代旋翼飞行器发展的要求，其动力装置-涡轴发动机的控