CN105308518B - 重置数字模型的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的一种用于重置基本数字模型(5)的方法包括：‑检测所述模型的至少一个第一参数(T25)的稳定状态的步骤(E10)，所述第一参数代表由传感器(3)输送的信号；‑在所述第一参数(T25)的稳定状态期间实施的根据所述第一参数、所述模型的第二参数(PCN12R)和所述基本数字模型获得所述模型的重置参数(GainF)的步骤(E60)；和‑由所述基本数字模型(5)和所述重置参数(GainF)获得重置模型的步骤(E70)。
Description
技术领域
本发明涉及改进系统性能的总领域，在所述系统中，操作依赖于使用数字模型，所述数字模型包括至少一个参数，所述至少一个参数取决于由传感器实施的测量。
背景技术
在测量的同时，这种传感器往往承受一定量的惯性，所述惯性对每个传感器都是特定的并且特别地取决于传感器的质量或者尺寸。这种惯性导致传感器测量的时刻和传感器响应测量输送信号的时刻之间存在时间偏移。这也称作“滞后效应”。
为了规避这种缺陷，已知通过使用过滤器模仿传感器的惯性，所述过滤器的参数为时间常数，所述时间常数模仿传感器的响应时间，换言之，其惯性。
特别地如在文献US 5 080 496中描述的这种方法利用不变图表并且难以应用，特别是当传感器的时间常数取决于使用传感器的环境或者传感器的时间常数易于因各个传感器而存在较大差别时。
文献WO 2010/067009提出了一种校正由温度传感器输送的测量信号的方法，所述方法使得能够不受传感器时间常数的影响补偿由传感器引发的滞后效应。
这种方法利用针对传感器测量的温度的数字模型。然而，在直到达到温度测量收敛和稳定的期间在过高估计或者低估机械暂态过程中，模型中的错误能够导致发生温度变化。
发明目的和内容
为了满足这种需要，本发明提出了一种重置基本数字模型的方法，所述方法包括：
·检测模型的至少一个第一参数的稳定状态的步骤，所述第一参数代表由传感器输送的信号；
·在第一参数稳定状态期间实施的根据第一参数、所述模型的第二参数和基本数字模型获得所述模型的重置参数的步骤；和
·由基本数字模型和重置参数获得重置模型的步骤。
因此，并且以一般方式，本发明提出了一种用于自动重置关于由传感器输送的信号的测量的数字模型而同时测量稳定并且因此不再出现与滞后有关的错误的自包含解决方案，
在具体实施方案中，本发明的重置方法包括：
·将第二参数的可能值的域再细分为多个范围的预备步骤；
·在所述第一参数的稳定状态期间判定并且存储在其中发现所述第二参数的范围的步骤；
·计算或者评估局部重置值以及将局部值分配给范围中的至少一个范围的步骤；和
·由局部重置值和所述第二参数的当前值获得所述重置参数。
具体实施例有利地使得能够通过将单个重置值赋予范围中的每一个而使得基本数字模型根据第二参数是离散型，由这些离散值限定所述范围中的每一个，所述单个值覆盖整个范围。
在本发明的具体实施方案中，分配给范围中的一个的局部重置值是分配给范围中的另一个的值，根据真值表判定另一个范围。
这种具体实施方案用于规避这样的情况，在所述情况中，局部重置值没有分配给所有范围。
在具体实施方案中，本发明的方法针对第二参数的可能值的域的至少一部分包括由局部重置值中的至少一个插入重置参数的步骤。
在这个实施方案中，易于通过增加上述范围的数量提高插入的准确性。
在具体实施方案中，在喷气式飞机每次飞行过程中实施一次且只实施一次本发明的重置方案，并且在判定在其中发现第二参数的范围之后，其包括将第二参数和局部重置值存储在与范围相关的非易失性存储装置中的步骤。
这种实施方案使得能够以这种方式自动重置模型，以致足够频繁，以便校正与随着时间偏移相关的效果的模型，特别地由于喷气式飞机老化。
通过存储从一次飞行到另一次飞行的增益来保证优化从第一瞬态开始起的补偿。
在具体实施方案中，模型是增益关系，所述增益关系根据喷气式飞机的风扇的转速给出在喷气式飞机的两个不同阶段的两个温度之间的比，第一参数是所述温度中的一个，而第二参数是所述转速。
在这个实施方案中，本发明能够改进在文献WO 2010/067009中描述的方法。
在具体实施方案中，本发明的重置方法包括根据第一参数的当前值和重置模型计算针对第一参数的校正值的步骤。
在具体实施方案中，在由验证喷气式飞机的发动机处于启动状态的步骤的肯定结果的条件下实施存储在其中发现第二参数的范围的步骤。这使得能够确保测量是准确的。
在具体实施方案中，本发明的重置方法包括使得重置参数变平滑的步骤。
对应地，本发明提供了用于重置基本数字模型的系统，所述系统包括：
·用于检测模型的至少一个第一参数的稳定状态的模块，所述第一参数代表由传感器输送的信号；
·用于在第一参数的稳定状态期间根据第一参数、所述模型的第二参数和基本数字模型获得模型的重置参数的模块；和
·用于由基本数字模型和重置参数获得重置模型的模块。
如上所述，由于其上述有利特征，本发明在航空领域并且更加特别在调节和控制飞机发动机的领域中具有优选但不受限的应用。
因此，本发明还提供了一种喷气式飞机，其包括根据本发明的用于重置基本数字模型的系统。
本发明还提供了如上所述的重置方法的用法，其中，为了调节喷气式飞机，使用重置模型的第一参数替代代表由传感器输送的信号的第一参数，由所述传感器输送的信号仅仅用于重置基本模型和用于获得重置模型。
附图说明
参照附图，从以下描述中，本发明的其它特征和优势将变得显而易见，所述附图示出了具有非限制性特征的实施方案。
图1是代表数字模型的简图，通过根据本发明的系统和方法能够重置所述数字模型；
图2是本发明的具体实施例中的重置系统的简图；
图3是示出了根据本发明的具体实施方案的主要步骤的流程图；
图4是示出了适于应用在图2的系统中用于检测稳定状态的模块的简图；
图5是示出了适于应用在图2系统中用于检测并且存储第二参数范围的模块的简图；
图6是适于应用在图2系统中的真值表；
图7是示出了适于应用在图2系统中并且用于存储局部重置值的模块的简图；
图8示出了根据本发明的方法的具体实施方案的插入步骤的结果 ；和
图9是用于选择重置参数的模块的简图，所述模块适于应用在图 2系统中。
具体实施方式
下文描述了根据本发明的具体实施方案重置基本数字模型的系统和方法。
在所述示例中，待重置的基本数字模型是用于校正由具有热惰性的传感器输送的测量信号T25的增益关系并且用于调节飞机涡轮喷气发动机的模型。更加精确地，参照图1，模型用于根据涡轮喷气发动机的风扇的转速PCN12R评估温度比T25/T12，其中，T12代表风扇入口处的温度，而T25代表在涡轮喷气发动机的高压压缩机入口处的温度。
在所描述的实施方案中，速度PCN12R的可能值的域(就本发明而言，为第二参数)被再细分为三个范围PL1、PL2和PL3。不对三个范围的选择进行限制，并且本发明能够应用于任何数量的范围。
在所描述的实施方案中，转速PCN12R的三个范围PL1、PL2和 PL3是范围[1，40]、[40，80]和[80，…]。
图2和图3分别示出了适于重置图1的基本数字模型的重置系统和重置方法。
再细分风扇转速(就本发明而言，为第二参数)的可能值的域的步骤E5是预备步骤，所述预备步骤可以在测试阶段期间实施，所述步骤主要在于选择适当数量的范围和这些范围的边界。
在本发明的实施方案中，系统1具体包括：
·传感器3，其用于感测温度T25；
·模块10，其用于检测由传感器输送的信号(就本发明而言，第一参数)的测量的稳定状态；
·模块20，其用于计算局部重置值；
·模块30，其用于在第一参数(温度T25)的稳定状态期间判定并且存储在其中发现第二参数(风扇的转速)的范围；
·真值表40；
·模块50，其用于存储范围中的每一个的局部重置值和第二参数的当前值；
·模块60，其用于插入局部重置值；
·模块70，其用于由局部重置值和第二参数的当前值选择重置参数；和
·模块80，其用于根据重置值校正基本模块。
以对应的方式，图3中示出的重置方法的主要步骤如下：
·再细分第二参数的可能值的域的预备步骤E5；
·检测温度T25(就本发明而言，第一参数)的稳定状态的步骤 E10；
·计算局部重置值的步骤E20；
·在第一参数的稳定状态期间判定并且存储在其中发现第二参数的范围的步骤E30；
·存储范围中的每一个的局部重置值和第二参数的当前值的步骤 E40；
·插入局部重置值的步骤E50；
·由第二参数的局部重置值和当前值获得重置参数的步骤E60；和
·由基本数字模型和重置参数获得重置模型的步骤E70；
在以下描述中，考虑信号和参数，在取样时间周期Te取样所述信号和参数。这个取样时间周期可以例如为大约20毫秒(ms)至40毫秒的数量级。
然而，应当注意，本发明还能够同样实施为连续的信号和参数。
图4示出了用于检测第一参数的稳定状态的模块10的具体实施例。
在所描述的示例中，模块10接收输送到传感器3的测量信号T25 作为输入，并且一旦测量已经处于稳定状态至少一个预定稳定持续时间DSTAB，例如大约5秒，则其输送信号T25STAB作为输出。
在所述具体实施例中，模块10包括：
·输送模块11，所述输送模块11接收测量信号T25作为输入并且供应通过推导测量信号T25获得的信号S25作为输出。在所述实施例中，推导模块11包括：延迟单元，所述延迟单元在时刻(n-1).Te时输送测量信号T25；减法元件，其用于从测量信号T25[nTe]中减去延迟测量信号T25[(n-1).Te]；延迟测量信号T25[(n-1).Te]；和除法器元件，其适于将以这种方式获得的总和除以取样周期Te。在这个实施例中，微分器模块11是1阶过滤器。在变型方案中，推导模块11 能够是更高阶的过滤器。
·计算模块12适于评估导出信号S25的绝对值|S25|；
·比较仪模块13，所述比较仪模块13适于比较绝对值|S25|与接近0的阈值，例如，0.02，以检测测量的稳定性的阶段；
·计时器14，其用于对预定稳定持续时间DSTAB进行计时，每当测量没有处于稳定阶段中时便初始化所述计时器。
参照图3，本发明的系统1包括用于计算局部重置值KREC的模块20。
在所述实施例中，这个模块包括：
·第一除法器21，当高压压缩机入口处的温度T25稳定时其适于评估比T25/T12；和
·第二除法器22，其适于由这个比T25/512和模块5判定局部重置值KREC，模块5如参照图1如上所述实施基本模型。
在所述示例中，本发明的重置系统和方法使得局部重置值KREC 与在预备再细分步骤中限定的范围PL1、PL2、PL3中的至少一个相关，所述局部重置值KREC可以是Gain1、Gain2或者Gain3。当其与范围PLi相关时，局部重置值还参考Gaini。
为此，本发明的方法具有在第一参数的稳定状态期间判定和存储在其中发现第二参数的范围的步骤E30。
以对应方式，系统1具有用于在第一参数的稳定状态期间判定和存储在其中发现第二参数的范围的模块30。
在图5中示出了这个模块30的具体实施例。
在所述实施例中，模块30接收代表风扇的转速(就本发明而言，为第二参数)的信号PCN12R作为输入，根据图1的模型识别增益范围，并且将这个信息存储在非易失性存储装置325中。
更加精确地，模块30具有：第一阶段31，用于判定在范围PL1 至PL3([1，40]、[40，80]和[80，…])中发现风扇转速PCN12R的范围；和第二阶段32，所述第二阶段32用于针对这个范围将一对信息值(局部重置值、风扇的转速)存储在非易失性存储装置325中。
以独特的方式，在本实施例中，第一阶段31的第一AND门将信号MOT_ON作为输入信号，其中，这个信号的TRUE值代表这样的事实，即，已启动喷气式飞机的发动机。这在本发明的方法的步骤E25 中验证了存储增益范围的其它条件。在变型方案中，能够考虑其它条件。
在所述示例中，针对每个飞行周期并且每次飞行周期只实施一次识别增益范围的阶段。通过在由延迟电路323的输出和AND逻辑门 321的输入之间插入逆变器324在图5的这个实施例中实施这个特征，这个特征使得重置更加稳健。
在所述实施例中，每次发动机停止，则由初始化为“否”(FALSE) 的模块322再次初始化存储。
在所述实施例中，本发明的系统1包括真值表40，如图6所示。这个真值表用于赋予还未识别的范围局部重置值KREC。
为了重置，行6代表这样的情况，在所述情况中，由于在这些范围中的每一个中均检测到风扇的转速，因此已经将重置值Gain1和 Gain3分配给范围PL1和PL3，而在范围PL2中没有分配局部值。在这种情况中，将增益Gain3分配给范围PL2(Gain2＝Gain3)。运行正常操作，其中，针对范围(真值表40，行8)中的每一个识别局部重置值。
本发明的方法包括存储局部重置值Gaini和范围PLi中的每一个的第二参数(写入PCN12Ri)的值的步骤。
以对应的方式，本发明的系统1包括用于存储局部重置值Gaini和范围PLi中的每一个的第二参数的(写入PCN12Ri)的值的模块50。
图7示出了本模块的实施方案。在这个示例中，对于范围PLi([1， 40]、[0，80]和[80，…])中的每一个，使用模块52i来存储局部重置值(Gaini)并且使用模块54i来存储第二参数(风扇的转速PCN12Ri)。仅仅描述与第一范围PL1相关的内容。
用于存储增益Gain1的模块521和用于存储风扇转速PCN12R1 的模块541接收代表这样事实的信号TOPSTOREGAIN1作为输入，所述事实为：已经由模块40检测到处于范围PL1([0,40])中的风扇转速PCN12R，从而满足存储的其它条件(稳定温度T25、启动喷气式飞机的发动机，……)。
在这种条件下，将由模块20计算的局部重置值KREC分配给范围PL1(并且由此更名为Gain1)并且将其存储在模块521中。同样，将转速PCN12R分配给范围PL1(并且因此更名为PCN12R1)并且将其存储在模块541中。
如上所述，在没有确定Gain1的情况中，真值表40能够将另一个增益的值分配给Gain1，例如Gain2或者Gain3。为此，由用于存储增益Gain2和Gain3的模块522,3输出的Gain2和Gain3重新定向为用于存储增益Gain1的模块52的输入。
在方法的这个阶段，对于第二参数的值有关的范围中的每一个已经获得了局部重置值(Gaini)。
在所述实施例中并且针对第二参数PCN12R的可能值的范围的至少一部分，本发明的方法包括从一个或者多个局部重置值插入重置参数的步骤E50。
以相同的方式，在所述实施例中，本发明的系统1包括用于通过插入局部重置值获得重置参数的模块60。在所述示例中，如果PCN12R 位于范围PCN12R1至PCN12R2中，则所采用的插值更加特别地是 Gain1和Gain2之间的线性插值，而如果PCN12R位于范围PCN12R2至PCN12R3中，则所采用的插值为Gain2和Gain3之间的线性插值。
这给出：
Gain1to2＝Gain1+(Gain2-Gain1)(PCN12R-PCN12R1)/(PCN12R2- PCN12R1)
Gain2to3＝Gain2+(Gain3-Gain2)(PCN12R-PCN12R2)/(PCN12R3- PCN12R2)
图8示出了根据本发明的方法的具体实施方案中的插入步骤E50 的结果。在这个具体实施方案中，还针对比PCN12R1慢的任意风扇转速使用Gain1而针对大于PCN12R3的任何风扇转速使用Gain3。
根据第二参数PCN12R(风扇的转速)的当前值从局部重置值 Gain1、Gain2、Gain3获得重置参数GainF(步骤E60)。
对应地，在所述实施例中，本发明的系统1包括用于根据第二参数PCN12R的当前值从局部重置值选择重置参数的模块70。
图9示出了用于选择最终增益GainF的模块70的具体实施例。这个模块具有三个比较仪72，其适于比较风扇的转速PCN12R与值 PCN12R1、PCN12R2和PCN12R3，所述值PCN12R1、PCN12R2和 PCN12R3对应于三个增益范围并且存储在模块50中。
然后根据这些比较的结果分配增益数量GainNumber：
·如果PCN12R>PCN12R3，则GainNumber＝4
·如果PCN12R3>PCN12R>PCN12R2，则GainNumber＝3
·如果PCN12R2>PCN12R>PCN12R1，则GainNumber＝2
·如果PCN12R1>PCN12R，则GainNumber＝1
增益选择模块70最后包括比较仪74，其适于将值Gain1、 Gain1to2、Gain2to3或者Gain3根据增益数GainNumber分配给增益GainF。
本发明的重置方法包括获得已经从基本数字模型5和重置参数 GainF重置的模型的步骤E70。
以对应方式，本发明的系统1包括用于根据最终增益GainF校正基本模型5的模块80。在这个实施例中，主要有倍增器82构成模块。
在所述实施例中，模块80还根据当前温度T2和重置模型(倍增器84)重置温度T25。这产生了温度T25的重置模型T25REC。
温度的重置模型T25REC是准确的并且在本发明的具体应用中，能够用其替代由传感器测量的温度T25。在这个实施方案中，实际上仅仅在稳定阶段中使用传感器3，以为了重置模型。
在所述实施例中，本发明的系统1包括梯度限制器，所述梯度限制器插置在增益选择模块70的输出和模块80的输入之间，以校正基本模型，以便使得增益之间过渡平滑。
在所述实施例中，在图1中示出的基本模型是单维模型。本发明能够以相同的方式应用于具有多维度的模型。
Claims (12)
1.一种用于重置基本数字模型(5)的方法，所述方法包括：
·检测所述模型的至少一个第一参数(T25)的稳定状态的步骤(E10)，所述第一参数代表由传感器(3)输送的信号；
·在所述第一参数(T25)的稳定状态期间实施的根据所述第一参数、所述模型的第二参数(PCN12R)和所述基本数字模型(5)获得所述模型的重置参数(GainF)的步骤(E60)；和
·由所述基本数字模型(5)和所述重置参数(GainF)获得重置模型的步骤(E70)；
其中，所述基本数字模型用于根据涡轮喷气发动机的风扇的转速评估温度的温度比；
所述第一参数(T25)是所述温度中的一个；
所述第二参数(PCN12R)是所述转速。
2.根据权利要求1所述的重置方法，其特征在于其包括：
·将所述第二参数(PCN12R)的可能值的域再细分为多个范围的预备步骤(E5)；
·在所述第一参数(T25)的稳定状态期间判定并且存储在其中发现所述第二参数(PCN12R)的范围的步骤(E30)；
·计算或者评估(E25)局部重置值(KREC)并且将所述局部重置值(Gain1、Gain2、Gain3)分配(E40)给所述范围(PL1、PL2、PL3)中的至少一个的步骤(E20)；和
·由所述局部重置值(Gain1、Gain2、Gain3)和所述第二参数(PCN12R)的当前值获得所述重置参数(GainF)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分配给所述范围中的一个(PL1)的所述局部重置值(Gain1)是分配给所述范围中的另一个(PL2)的值(Gain2)，根据真值表(40)判定所述另一个范围。
4.根据权利要求2或者权利要求3所述的方法，其特征在于，对于所述可能值的域的至少一部分，其包括从所述局部重置值(Gain1、Gain2)中的至少一个插入所述重置参数(Gain1to2)的步骤(E50)。
5.根据权利要求4所述的重置方法，在喷气式飞机每次飞行过程中实施一次且只实施一次所述方法，并且其特征在于，在判定在其中发现所述第二参数(PCR12R)的范围之后其包括将第二参数和所述局部重置值存储在与所述范围相关的非易失性存储装置中的步骤。
6.根据权利要求5所述的重置方法，其中：
·所述基本数字模型是增益关系，所述增益关系根据所述喷气式飞机的风扇的转速(PCN12R)给出在所述喷气式飞机的两个不同阶段的两个温度(T25，T12)之间的比。
7.根据权利要求6所述的重置方法，其特征在于，所述重置方法包括根据所述重置模型和所述第一参数(T25)的当前值计算所述第一参数的校正值(T25REC)的步骤。
8.根据权利要求5所述的重置方法，其特征在于，在验证喷气式飞机的发动机处于启动状态的步骤(E25)给出肯定结果的条件下实施存储在其中发现所述第二参数(PCN12R)的范围的步骤。
9.根据权利要求5所述的重置方法，其特征在于，其包括使得所述重置参数(GainF)变平滑的步骤。
10.用于重置基本数字模型(5)的系统(1)，所述系统包括：
·用于检测所述模型的至少一个第一参数(T25)的稳定状态的模块(10)，所述第一参数代表由传感器(3)输送的信号；
·用于在所述第一参数(T25)的所述稳定状态期间根据所述第一参数、所述模型的第二参数(PCN12R)和所述基本数字模型(5)获得所述模型的重置参数(KREC)的模块(70)；和
·用于由所述基本数字模型(5)和所述重置参数(GainF)获得重置模型的模块(80)；
其中，所述基本数字模型用于根据涡轮喷气发动机的风扇的转速评估温度的温度比；
所述第一参数(T25)是所述温度中的一个；
所述第二参数(PCN12R)是所述转速。
11.一种喷气式飞机，其特征在于，所述喷气式飞机包括根据权利要求10所述的系统，所述系统用于重置基本数字模型。
12.根据权利要求5至9中的任意一项所述的重置方法的用法，其中，为了调节所述喷气式飞机，使用所述重置模型的所述第一参数(T25REC)替代代表由所述传感器(3)输送的信号的所述第一参数(T25)，由所述传感器输送的信号仅仅用于重置所述基本模型和用于获得所述重置模型。
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