[发明专利]一种航空发动机燃油调节器机械液压装置的Simulink建模方法

说明书

本发明属于航空发动机机械液压装置建模技术领域，提出了一种航空发动机燃油调节器机械液压装置的Simulink建模方法，该Simulink建模方法能够实现发动机燃调系统机械液压装置的高精度仿真，和以往的AMESim中的建模仿真相比，仿真速度大大提升；并且解决了机械液压装置在Simulink中建模时出现的双层嵌套代数环问题，提高了系统的仿真精度；此外，双层嵌套代数环问题的拆解方法具有一定的普适性，可以推广到其他类型的代数环问题；同时，本发明提供的仿真模型参数修改方便，可为其他型号的发动机燃调系统机械液压装置的建模仿真提供参考。

技术领域

本发明提出了一种基于Simulink的航空发动机燃油调节器机械液压装置的建模方法，属于航空发动机机械液压装置建模技术领域。

背景技术

本发明依托背景为某型航空发动机燃油调节系统机械液压装置的MATLAB/Simulink建模。

燃油调节系统是发动机自动控制的核心部件，同时也是故障高发区。在目前航空发动机燃调系统数字化需求下，建立燃调系统数学模型显的尤为重要。航空发动机燃调系统主要包括燃油泵、机械液压装置和燃油分配器三个部分。其中，机械液压装置中又包含了计量活门、压差活门、回油活门等精密零部件，结构复杂、设计制造周期长、成本高，为了缩短研制周期，节约成本，对燃调系统机械液压装置进行建模仿真是十分必要的。通过建模仿真一方面可以对原有方案的性能进行预测，评估方案的优劣，及早发现并修正系统设计中的缺陷，确定最佳的设计方案；另一方面确定改进改型和优化方向，缩短产品研制周期，有效避免实际试车的危险。所建立的模型和仿真结果，不仅可以作为燃调系统机械液压装置试验调试时的参考，也可以为产品的创新设计提供参考依据。构建的实时模型还可以进一步用于航空发动机控制系统硬件在环仿真。因此，对发动机燃调系统机械液压装置建模仿真的研究很有必要。

依据现有的文献，对发动机燃调系统机械液压装置的建模和仿真工作多数是在AMESim平台上进行的，与MATLAB/Simulink平台相比，在AMESim平台建立的机械液压装置模型更为直观，但仿真计算速度却远不如Simulink。而由于机械液压装置中各元部件互相影响，所以在Simulink中建模涉及到复杂的双层嵌套代数环问题。本发明采用解析法，根据元部件的结构和流量连续及力平衡的原理，在MATLAB/Simulink中对航空发动机燃调系统的机械液压装置进行建模，并进行仿真。同时，采用在反馈回路中插入高频延迟环节的方法，拆解模型中的双层代数环，实现系统的高精度仿真。

发明内容

为了实现航空发动机燃调系统机械液压装置的高速、高精度仿真，以及针对燃调系统机械液压装置建模仿真中的双层嵌套代数环问题，本发明提供了一种航空发动机燃油调节器机械液压装置的Simulink建模方法。

本发明的技术方案为：

一种航空发动机燃油调节器机械液压装置的Simulink建模方法，步骤如下：

S1采用解析法，对发动机燃调系统机械液压装置中的主压差控制回路进行建模，主压差控制回路包括计量活门、回油活门以及压差活门；

机械液压装置主压差控制回路建模步骤如下：

S1.1首先确定计量活门的输入和输出参数，输入参数包括计量活门流量Qjiliang、计量活门期望位移ExDisp、燃油密度Density和计量活门后油压Pout_JL，输出参数包括计量活门位移Disp、计量活门前油压Pin_JL和计量活门流量FUEL_Supply；

S1.2计量活门内部包括位移计算模块和压力计算模块，将计量活门期望位移ExDisp输入到位移计算模块，经过PID控制得到电液伺服阀电流输入信号，再根据电液伺服阀输入输出特性得到输出流量，将输出流量与面积作比得到计量活门移动速度，再通过积分环节得到活门位移；对于压力计算模块，根据质量流量公式：

得到