CN111989555A - 用于处理由传感器递送的温度测量信号的方法和系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明的用于处理由传感器递送的温度测量信号T1的方法包括步骤：‑使用建模信号T2对传感器所测量的温度进行数字建模(E20)；‑基于建模信号T2并基于通过对建模信号进行滤波而获取的信号T3来估计(E40)针对所述传感器的滞后误差信号，所述滤波通过传感器的时间常数(τ)的估计值而被参数化；该方法还包括通过向从测量信号T1导出的信号T4加上实参数K与从建模信号T2减去信号T4而产生的信号的乘积来获取(E50)温度信号，在获取(E50)温度信号期间施加的参数K的值随时间变化并且取决于所估计的滞后误差信号的值，所述参数K的值在滞后误差信号的值为零时被取为等于0，而在滞后误差信号的绝对值大于预定阈值时被取为等于1。

Description

用于处理由传感器递送的温度测量信号的方法和系统

背景技术

本发明涉及使用传感器和参数(诸如例如流体温度)进行测量的一般领域。

更特别地，它涉及对由温度传感器递送的测量信号的处理。

因此，本发明在航空领域，并且特别在用于控制航空器发动机(诸如喷气式发动机)的系统的领域中具有优选但非限制的应用。

以已知的方式，有必要调节喷气式发动机的控制并使之适应飞行的各种约束，以测量通过喷气式发动机的各种气流的温度(这些温度被称为流路温度)。为此，使用定位在气流流路的不同位置的温度传感器，诸如探头或热电偶。

这些温度传感器在进行测量时通常受到一定惯性的影响，该惯性特定于每个传感器并且特别地取决于该传感器的重量(或尺寸)。该惯性表现为传感器进行测量的时刻与由传感器递送的信号的值等于对该测量的理想响应的值的时刻之间的时间偏移。这被称为测量的“滞后效应”。这种效应可能由于喷气式发动机的不适当的控制而导致喷气式发动机的故障，特别是在气流温度快速变化的情况下，滞后效应对于这种情况来说特别明显。

为了消除此缺点而存在一种技术，该技术通过补偿由该传感器的惯性引起的滞后效应而使得有可能校正由温度传感器递送的测量信号。例如在文献US 5,080,496中以及在文献WO 2010/067009中描述了这种技术。

通常，这些技术首先基于由传感器测量的温度的数字建模(也被称为动态测量模型)，该模型可以很好地代表在温度变化过程中的相对偏差；其次基于传感器惯性的数字模型，该数字模型使用通过该传感器的时间常数的估计而参数化的滤波器。以本身已知的方式，测量传感器的时间常数表征其响应时间，即其惯性。基于所测量的温度的数字模型并且基于传感器惯性的模型，有可能确定用于对因传感器惯性引起的滞后效应进行补偿的信号，并且有可能通过向由传感器递送的测量信号添加补偿信号来校正该测量信号。

文献US 5,080,496使用固定图表来估计传感器的时间常数，该固定图表根据传感器所处流体的流动的流速来指示时间常数的平均值。

这种图表是针对预定的响应时间曲线和条件来绘制的，并且没有考虑到一个温度传感器相对于另一个温度传感器的惯性分散。然而，当前的制造技术无法廉价地制造遵循弱分散的响应时间曲线的、用于控制喷气式发动机的温度传感器。因此，难以获取适合所考虑的不同温度传感器的图表。当集成到喷气式发动机中的传感器的时间常数与这些图表给出的值差异显著时，就发现了许多问题。

此外，为了从这种图表获取对时间常数的估计，有必要预先估计传感器所处的流体的流速。因此，有必要在喷气式发动机上实现附加的估计器，这致使测量的校正更加的复杂。

为了减轻这些缺点，文献WO2010/067009提出基于由传感器递送的测量信号并基于代表由传感器测量的温度的建模信号，实时估计所考虑的具体传感器的时间常数。然后，该时间常数的估计值被用来校正传感器递送的测量信号。然后，该时间常数的估计值被用来校正由传感器递送的测量信号(即，对滞后效应进行补偿)。因此，无论温度传感器的惯性如何，对测量信号所做的校正均适用于所使用的温度传感器。因此，使用其各自的时间常数表现出相当大的分散性并且可能很高的温度传感器是可能的。这使得有可能依靠机械上更坚固且更便宜的温度传感器。

发明内容

本发明提出了一种在现有技术中提出的用于对温度传感器的滞后误差进行补偿的技术的替代方案，该替代方案使得可以提供由传感器测量的温度的精确的测量信号。

更具体地，本发明提出了一种用于处理由传感器递送的温度的测量信号T1的方法，该方法包括：

-通过建模信号T2对传感器所测量的温度进行数字建模的步骤；以及

-基于建模信号T2并基于通过对建模信号进行滤波而获取的信号T3来估计针对该传感器的滞后误差信号的步骤，该滤波通过传感器的时间常数(τ)的估计值而被参数化。

该处理方法值得注意的在于，它还包括通过向从测量信号T1导出的信号T4加上实参数K与从建模信号T2减去信号T4而产生的信号的乘积来获取温度信号的步骤，并且在于在获取步骤期间施加的参数K的值随时间变化并且取决于所估计的滞后误差信号的值，所述施加的参数K的值在滞后误差信号的值为零时被取为等于0，而在滞后误差信号的绝对值大于第一预定阈值时被取为等于1。

相关地，本发明还涉及一种用于处理由传感器递送的温度的测量信号T1的系统，该系统包括：

-数字建模模块，被配置为借助建模信号T2对传感器所测量的温度进行建模；以及

-估计模块，被配置为基于建模信号T2并基于通过对建模信号进行滤波而获取的信号T3来估计针对该传感器的滞后误差信号，该滤波通过传感器的时间常数的估计值而被参数化。

该处理系统值得注意的在于，它还包括获取模块，该获取模块被配置为通过向从测量信号T1导出的信号T4加上实参数K与从建模信号T2减去信号T4而产生的信号的乘积来获取温度信号，并且在于由获取模块施加的参数K的值取决于由估计模块所估计的滞后误差信号的值，由估计模块施加的所述参数K的值在滞后误差信号的值为零时被取为等于0，而在滞后误差信号的绝对值大于第一预定阈值时被取为等于1。

术语“从测量信号T1导出的信号”应被理解为意指基于其所获取的信号。例如，它可以是测量信号T1本身，也可以是校正后的测量信号，例如通过在该信号上添加滞后误差的估计值来考虑传感器的惯性。

此外，当提及滞后误差信号时，严格地讲，这不是指由传感器测量的物理信号，而是指滞后误差的估计值。特别地，这些值可以基于温度探头的时间常数的实时估计而被确定。

例如，由传感器测量的温度是在航空器发动机中流动的流体的温度(例如，流路温度)。由于本发明而获取的温度信号通常可以被设备使用来调节或控制航空器的发动机，以使发动机的控制(即调节)适应各种约束。因此，本发明在航空领域具有优选但非限制的应用。

本发明提出的方法简单且有利，因为它利用了每个可用信号(测量信号和建模信号)的特性和价值来制定准确的温度信号：

-当所测量的温度稳定并且传感器以稳定的方式操作时(对应于温度在超过传感器时间常数的时间间隔内的稳定)，即当在传感器的测量结果上不再观察到滞后效应时，并且当该信号很好地表示了所测量温度的绝对值时，使用传感器的测量信号；

-当温度传感器反之处于其中感觉到传感器惯性的瞬变阶段(对应于温度的“快速”变化)时，使用建模信号；以已知的方式，数字模型通常提供相对温度偏差的良好代表性，这对于瞬变阶段是有利的；以及

-经由参数K来提供两者之间的过渡，以便确保所获取的温度信号的准确度要求。

使得可以在温度信号的计算中对测量信号和建模信号的影响进行加权的参数K的值根据滞后误差信号的值而随时间变化。该滞后误差信号的值使得可以准确并实时地指示传感器的不同操作阶段，这些不同操作阶段掌控信号(测量信号和建模信号)中的一个比另一个提供更好的温度估计值的时刻。因此，本发明本身不满足于检测温度变化，例如通过观察发动机的转动速率的变化，可以在航空器发动机中流动的流体的温度的情况下识别温度变化。而是要确定由于其更好地代表正被估计的温度而优选哪个信号，它着重于指示所考虑的温度传感器的当前操作的标准(即，当前的被测量温度上是否有滞后误差)，而这考虑了该传感器的缺陷，尤其是其自身的惯性。

因此，本发明提出了一种对现有技术的滞后误差补偿技术的替代方案，该替代方案使得可以在温度瞬变的情况下充分利用数字模型在相对温度偏差方面的准确度。在使用该替代技术的特定环境中，该替代技术使得可以消除易影响现有技术的某些补偿技术的不准确性。

参数K根据滞后误差信号的值的变化规律可以采取各种形式。该规律确定如何按照本发明提出的方法从测量信号传递到建模信号。这可以通过实验而被确定。

在特定实施例中，当滞后误差信号的绝对值在零值和第一预定阈值之间变化时，参数K的值根据所估计的滞后误差信号的值在值0和1之间线性变化。

该实施例特别容易实现，并且提供了在测量信号和建模信号之间的平滑且连续的过渡。当使用所获取的温度信号时，特别是将其用于控制航空器发动机时，这在航空领域具有特别的优势，使用线性规律使得可以避免干扰发动机的控制，即调节。

在涉及航空领域的特定实施例中，温度是流过航空器发动机的流体的温度，并且当同时检测到所估计的滞后误差信号的值为零并且所述温度正在经历一系列的快速变化时，参数K的值保持等于其在所述检测之前所具有的值，或者被准许相对于该值只变化预定的最大量。

有利地，该实施例使得可以考虑可能影响航空器发动机并且表现为流体温度的一系列上升和下降(即，瞬变)的现象。例如，这些现象是由于发动机的一系列快速加速和减速(例如，发动机的快速减速，接着是发动机的快速加速)引起的。

在存在一个或多个连续的加速和减速的这种现象的情况下，发明人已经观察到，即使温度还没有稳定(并且更重要的是，温度传感器也没有稳定)，滞后误差信号仍可以自行抵消。具体地，根据本发明，在考虑传感器的时间常数的情况下，基于建模信号并且基于由滤波器滤波的建模信号来估计滞后误差信号。给定被用来对传感器的惯性进行建模的滤波器的形状，在温度传感器未处于稳定的运行阶段时，这两个信号可能在给定的时刻取相同的值，并且导致滞后误差信号的消除。因此，在这种环境中，使用来自传感器的测量信号是不相关的。

为了避免该问题，本发明提出，当检测到这种情形时，保持正在使用的参数K的当前值或至少确保其相对于该当前值变化不大(并且在任何情况下防止它变为零)。这种机制也被称为“梯度限制器”。

优选地，快速瞬变的检测通过考虑发动机的转速来实现：更具体地，当航空器发动机的转速的变化大于第二预定阈值时，检测到温度正在经历一系列的快速变化。

然而，在一种变型中，可以设想发动机的其他操作参数，这使得可以检测感兴趣的流体温度的快速瞬变。

如前所提及，在特定实施例中，信号T4等于测量信号T1。

然后，本发明在该实施例中提出的解决方案相对容易实现。

在另一个实施例中，通过向测量信号T1加上所估计的滞后误差信号来获取信号T4。

换句话说，在该实施例中，本发明的优点与对滞后误差进行补偿的技术的优点相结合，使得可以改善所获取的温度信号的鲁棒性。

具体地，应当注意，在传感器的稳定阶段中，滞后误差为零。因此，在这种情况下，“校正后的”信号T4确实对应于测量信号T1。

另一方面，在瞬变阶段，通过使用校正后的测量信号，经由参数K在具有一个相同动态特性的两个信号之间进行插值。这使得可以改善本发明提出的方法的鲁棒性，并且可以保证在瞬变阶段期间获取的温度信号的更好质量。

此外，在瞬变阶段期间使用的信号的准确性得以提高。具体地，由于对测量信号进行了校正，因此消除了在温度瞬变期间影响温度传感器的测量信号的滞后误差。因此，使用校正后的测量结果使得可以在插值阶段期间获得准确度。

本发明依赖对温度传感器的时间常数的估计来特别地确定滞后误差信号。

对估计该时间常数的方式无附带限制。例如，可以使用现有技术中的图表。

然而，优选地，基于测量信号T1和建模信号T2，实时地估计温度传感器的时间常数。在此，术语“实时”应被理解为，随着时间重复地在不同的时间点处估计传感器的时间常数(例如，在间隔采样周期Te的时间点处)，以考虑其根据时间的变化。

例如，可以如文献WO 2010/067009中所述地估计时间常数。这使得可以更好地估计正在被使用的具体传感器的滞后误差。

为此，例如，可以通过在给定的时间点执行以下步骤来实时地估计传感器的时间常数：

(a)通过分别关于测量信号T1和建模信号T2的时间进行求导，分别获取第一信号和第二信号；

(b)评估第一信号的绝对值和第二信号的绝对值之间的差值；以及

(c)基于该差值来估计传感器的时间常数。

该技术使得可以在温度的绝对估计方面消除被用来估计由传感器测量的温度的数字模型的缺陷。具体地，由于在本发明中使用了测量信号和建模信号的导数，那么拥有很好地代表了所测量温度的相对偏差的数字模型就足够了。

在特定实施例中，根据本发明的用于处理温度信号的方法的不同步骤由计算机程序指令确定。

因此，本发明还涉及一种信息介质上的计算机程序，该程序能够在处理系统中或更一般地在计算机中实现，该程序包括适合于实现如上所述的处理方法的步骤的指令。

本发明还涉及一种信息介质上的计算机程序，该程序能够在网络设备中或更一般地在计算机中实现，该程序包括适合于实现如上所述的通信方法的步骤的指令。

这些程序中的每一个可以使用任何编程语言，并且可以是源代码、目标代码或源代码与目标代码之间的中间代码的形式，诸如是部分编译的形式或任何其他期望的形式。

本发明还涉及一种计算机可读的信息或记录介质，并且包括如上所提及的计算机程序的指令。

信息或记录介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，介质可以包括存储装置，诸如ROM例如CD-ROM或微电子电路ROM，或磁记录介质，例如磁盘(软盘)或硬盘。

此外，信息或记录介质可以是诸如电或光信号之类的可传输介质，其可以通过电缆或光缆，通过无线电或其他方式来传达。特别地，根据本发明的程序可以通过互联网类型的网络下载。

可替代地，信息或记录介质可以是其中结合有程序的集成电路，该电路适合于执行所讨论的方法或在所讨论的方法的执行中被使用。

如前所提及，本发明在航空领域具有优选但非限制的应用。

根据另一方面，本发明涉及一种航空器发动机，其包括能够递送温度的测量信号T1的至少一个传感器，以及根据本发明的用于处理由传感器递送的测量信号T1的系统。

在特定实施例中，发动机还包括用于控制航空器发动机的设备，该设备被配置为使用由处理系统获取的温度信号。

在其他实施例中，还可以设想，根据本发明的处理方法、处理系统和航空器发动机具有全部或部分上面提及的特征的组合。

附图说明

根据以下给出的描述，参考图示了本发明的示例性实施例而没有任何限制的附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。在附图中：

图1示意性地表示了在特定实施例中根据本发明的用于处理温度的测量信号的系统；

图2以示意图的形式表示了结合图1的处理系统的喷气式发动机的完全权限控制设备4的硬件架构；

图3以框图的形式表示了在特定实施例中根据本发明的用于处理测量信号的方法的主要步骤，该特定实施例由在图1中表示的处理系统来实现；

图4表示了可以由图1的处理系统使用的数字模型；

图5表示了由图1的处理系统使用的参数K的变化规律的示例；以及

图6表示了在本发明另一个实施例中可以确定参数K的值的方式。

具体实施方式

图1表示在特定实施例中根据本发明的处理系统1，并且处理系统1被配置为处理由表现出热惯性的温度传感器2递送的测量信号T1。

在图1中设想的示例中，处理系统1配备有航空器发动机3，更具体地说是推进飞机的双转子旁通-喷气式发动机中。在此，处理系统1被并入由喷气式发动机推进的飞机的完全权限控制设备4中(或被耦合到该设备)，也被称为FADEC(完全权限数字引擎控制)，后者被配置为在喷气式发动机的控制和调节期间使用由处理系统1对测量信号T1进行处理而产生的信号。

在图1中设想的示例中，由温度传感器2测量的温度是喷气式发动机3的高压压缩机的进气口处的空气的温度T₂₅。当然，本发明也适用于在喷气式发动机中流动的流体的其他温度，并且这些温度可以借助诸如传感器2之类的温度传感器来测量。

本发明还可以在航空环境以外的其他环境中实现，航空环境中使用了表现出热惯性的温度传感器。

在该图中设想的示例中，飞机的完全权限控制设备4具有如图2中所示意地表示的计算机的硬件架构。

特别地，它包括处理器5、随机存取存储器6、只读存储器7、非易失性闪存8、以及包括一个或多个通信接口的通信装置9。这些通信装置9特别地允许飞机的完全权限控制设备4发出寻址到喷气式发动机3的各种致动器和其他装备的控制或调节命令，并且允许其特别地从配备给喷气式发动机的传感器接收各种信号，诸如例如由温度传感器2测量的温度信号T1。对在喷气式发动机的各种装备项与飞机的完全权限控制设备4(例如，数字总线等)之间实现的通信接口的性质不附加限制。

飞机的完全权限控制设备4的只读存储器7构成根据本发明的记录介质，该记录介质可由处理器5读取并且其中记录有根据本发明的计算机程序PROG，该计算机程序PROG包括用于执行根据本发明的处理方法的步骤的指令。

该计算机程序PROG定义了飞机的完全权限控制设备4的功能(在此是软件)模块，并且更精确地定义了被并入到飞机的完全权限控制设备4中的处理系统1的功能模块。这些功能模块被配置为实现根据本发明的处理方法的步骤，并且这些功能模块基于和/或控制前面提及的飞机的完全权限控制设备4的硬件组件5-9。如图1中所图示，它们在此包括：

-数字建模模块1A，被配置为借助于建模信号T2对由传感器2测量的温度T₂₅进行建模。如果温度传感器2在没有与其时间常数有关的缺陷的情况下操作，或者同样地，如果温度传感器2的时间常数为零，则该数字建模模块1A适合于对由温度传感器2所递送的测量信号进行建模。

-第一估计模块1B，被配置为对传感器2的时间常数τ进行估计；

-滤波模块1C，被配置为对建模信号T2进行滤波，由滤波模块1C实现的滤波通过估计模块1B对传感器2的时间常数τ的估计值进行参数化；

-第二估计模块1D，被配置为基于由数字建模模块1A提供的建模信号T2并基于通过由滤波模块1B对建模信号进行滤波而获取的信号T3，来估计针对温度传感器2的标示为ε_lag的滞后误差信号；

-获取模块1E，被配置为通过将从测量信号T1导出的信号T4加上实参数K与从测量信号T1导出的信号T4减去建模信号T2而得到的信号的乘积，来获取在下文中标示为T的温度信号。根据本发明，由获取模块施加的参数K的值随时间变化并且取决于估计模块所估计的滞后误差信号ε_lag的值，这将在下面进一步详细描述。

在本发明的不同实施例中，参考图3至图6，在下面更详细地描述这些不同模块的功能及其操作方式。

在一种变型中，模块1A-1E可以借助电子硬件组件来实现。

在本说明书的剩余部分中，所考虑的所有信号都是以采样周期Te而采样的时间相关信号。该采样周期Te例如约为20至40ms。以已知的方式，它特别地取决于所测量温度的动态。然而应当注意，本发明也可以用根据时间t变化的连续信号来实现。

图3图示了根据本发明的方法的主要步骤，该方法用于处理由温度传感器2递送的测量信号T1，该方法在特定实施例中由处理系统1来实现。在每个采样时间点t＝nTe重复这些步骤，其中n标示正整数或零整数。

假设，温度传感器2在时间点t＝nTe，n≥0处测量喷气式发动机的高压压缩机进气口处的温度T₂₅，并且响应于该测量结果而提供表示该测量结果的信号T1(nTe)(步骤E10)。

此外，处理系统1通过其数字建模模块1A生成建模信号T2(nTe)，T2(nTe)对由温度传感器2测量的温度T₂₅进行数字化建模。由数字建模模块1A建模的信号T2表示在温度传感器2在没有与其时间常数有关的缺陷(即，没有热惯性)的情况下操作时温度传感器2将递送的测量信号，或者同样地，在温度传感器2的时间常数为零时温度传感器2将递送的测量信号。

图4以示意图的形式表示了一个数字模型的示例，该数字模型可以被数字建模模块1A用来生成建模信号T2。

根据该示例，为了生成建模信号T2，数字建模模块1A使用在喷气式发动机的风扇进气口处的空气的空气温度的测量结果，标示为(T₁₂)_m，以及在时间点nTe处测量的喷气式发动机风扇的转速N的测量结果，标示为(N)_m。这些测量结果可以经由恰当放置在喷气式发动机中的本身已知的传感器而被获取。例如，在此假设，低压压缩机的轴与喷气式发动机风扇之间没有减速齿轮，使得转速N等于低压压缩机的速率N1并由传感器提供，从而使测量该转动速率成为可能。

该示例仅通过说明的方式被给出，并且在变型中，可以使用专用传感器来测量转速N。

更具体地，数字建模模块1A基于转速的测量结果(N)_m来估计绝热的温度比率T₂₅/T₁₂(步骤E21)。在此使用预定曲线来估计该比率，该预定曲线表示温度比率T₂₅/T₁₂根据喷气式发动机风扇的转速N的变化。这种曲线对于本领域技术人员而言是已知的，并且在此不再进一步描述。

然后，将这样获取的比率T₂₅/T₁₂的估计值(T₂₅/T₁₂)_e乘以温度(T₁₂)_m的测量结果(步骤E22)。以这种方式，数字建模模块1A在时间点nTe获取建模信号T2。

在一种变型中，数字建模模块1A可以使用由传感器2测量的温度的更详尽且更精确的数字模型。特别地，这种模型在文献US 5,080,496中被描述。

参考图3，然后由滤波模块1C对由数字建模模块1A生成的建模信号T2进行滤波，从而在时间点nTe处生成滤波信号，标示为T3(nTe)(步骤E30)。在此处设想的示例中，滤波模块1C对信号T2应用一阶滤波器，该一阶滤波器的传递函数H(p)由下式给出：

其中p指定复数变量并且τ_est指定由处理系统1的第一估计模块1B对传感器2的时间常数τ的估计。

可以通过第一估计模块1B以各种方式来估计传感器2的时间常数τ。

第一估计模块1B可以例如以与文献WO 2010/067009中描述的方式相似或相同的方式进行，并且可以基于测量信号T1(nTe)并基于建模信号T2(nTe)，实时地(换句话说，在所考虑的时间点nTe)估计传感器2的时间常数τ的值。

更精确地，为了估计传感器2的时间常数的值τ_est，第一估计模块1B导出测量信号T1和测量信号T2，并且获取以下信号S1和S2：

接下来，第一估计模块1B然后根据下式来估计差分信号EPS：

EPS＝|S1(nTe)|-|S2(nTe)|

信号|S1[nTe]|也与预设的s进行比较以便检测信号S1的低值，其表示热稳定性的阶段。因此，将选择预设阈值s以便允许该检测。如果|S1[nTe]|小于阈值s，则差分EPS的值将被强制为零。

接下来，根据下式，第一估计模块1B使用由增益G(G为实数)参数化的积分校正器类型的估计器(或积分校正器滤波器)来估计在时间点nTe处的时间常数τ_est的值：

τ_est(nTe)＝τ_est((n-1)Te)+G×EPS

其中τ_est[(n–1)Te]指定在时间点(n–1)Te处的估计常数τ_est的值。时间常数τ₀的初始值和增益G的值的选择是估计性能与自适应算法的收敛速度之间的权衡结果。例如，有可能从温度传感器2的制造商所提供并且诸如在现有技术中使用的图表中选择时间常数τ₀的初始值。

在一种变型中，第一估计模块1B可以使用这种图表根据温度传感器2所处流体的流速来确定时间常数的平均值(基于对喷气式发动机的适当传感器所提供的该流速的测量结果)，并且使用该平均值作为由滤波模块1C应用的滤波器中的时间常数的估计值τ_est。

参考图3，然后，由数字建模模块1A生成的建模信号T2和由滤波模块1C提供的滤波信号T3被估计模块1D用来估计针对温度传感器2的在时间点nTe处的滞后误差信号ε_lag(步骤E40)。在这里描述的实施例中，通过从信号T2(nTe)中减去信号T3(nTe)，估计模块1D估计时间点nTe处的滞后误差信号ε_lag，即：

ε_lag(nTe)＝T3(nTe)–T2(nTe)

然后，由估计模块1D确定的滞后误差信号ε_lag(nTe)被处理系统的获取模块1E用来获取被标示为T(nTe)的温度信号，该温度信号意在用于飞机的完全权限控制设备4，以便允许完全权限控制设备4调节和控制喷气式发动机3(步骤E50)。

更具体地，获取模块1E通过向从测量信号T1导出的信号T4加上大于或等于0的实参数K与从建模信号T2减去从测量信号T1导出的信号T4而得到的信号的乘积，而获取时间点nTe处的温度信号，即：

T(nTe)＝T4(nTe)+K(nTe)[T4(nTe)–T2(nTe)]

在第一实施例中，信号T4被取为等于测量信号T1。换句话说，获取模块1E通过以下方式确定信号T(nTe)：

T(nTe)＝T1(nTe)+K(nTe)[T2(nTe)–T1(nTe)]

在第二实施例中，通过将估计的滞后误差信号ε_lag(nTe)与测量信号T1相加来获取信号T4。换句话说，信号T4对应于其中滞后误差已被补偿的信号，并且：

T(nTe)＝[T1(nTe)+ε_lag(nTe)]+K(nTe)[[T1(nTe)+ε_lag(nTe)]–T2(nTe)]

根据本发明，由获取模块1E施加的参数K随时间变化并且取决于在时间点nTe处估计的滞后误差信号ε_lag(nTe)的值。

在此处考虑的实施例中，如图5中所图示，考虑K的值根据滞后误差信号的线性变化。更具体地：

-当滞后误差信号为零(或基本为零)时，K的值被取为等于0；

-当滞后误差信号的绝对值大于预定阈值THR时，即，当|ε_lag(nTe)|≥THR时，K的值被取为等于1；并且

-当滞后误差信号的绝对值在0和THR之间时，即，当0<|ε_lag(nTe)|<THR时，K的值在0和1之间线性变化。

阈值THR可以通过实验确定，以便表征温度传感器2的瞬变行为。具体地，如前所提及，该阈值的目的是识别温度传感器2何时处于瞬变阶段，其中考虑来自数字模型的信号T2而不是来自传感器的测量信号T1或补偿了估计滞后误差的测量信号更加准确。通过进行对应于相关场景的模拟并通过迭代设置阈值以获取所测量温度的最佳代表性，很容易确定阈值THR。

在此处描述的实施例中，然后将由获取模块1E获取的温度信号T提供给飞机的完全权限控制设备4，以调节并控制喷气式发动机3(步骤E60)。

图6图示了在本发明的第二实施例中由获取模块1E根据滞后误差信号的值来确定K的值的方式。

在该第二实施例中，考虑了诸如喷气式发动机的一系列加速和减速或不利条件之类的现象，这些现象可以表现为快速的温度瞬变(一系列温度的上升和下降)。在这种现象期间，由于温度上升和下降的突然性和速度，温度传感器2没有达到稳定阶段。然而，由于所选择的模型和估计滞后误差的方式(通过从建模信号T2中减去经滤波的建模信号T3)，可能发生的是，在这种快速温度瞬变的环境下，滞后误差处于零时间点(对应于被用来生成建模信号T2的数字模型和被用来生成经滤波的建模信号T3的经滤波的数字模型的“重叠”)，但是温度传感器2尚未稳定。在这种情况下，优选的是，由于温度传感器2没有稳定，所以优先考虑来自数字模型的信号T2(或者至少维持温度瞬变之前施加的参数K的值)，而不是切换到由温度传感器2所提供的测量信号T1。

为了实现该策略，在该第二实施例中，获取模块1E被配置为检测温度T₂₅是否经历了一系列的快速变化(步骤F10)。该检测是通过监测喷气式发动机3的转速N的变化来进行的。在前面提到的示例中，在低压压缩机和风扇之间不包括任何减速齿轮的喷气式发动机中，该检测是通过监测喷气式发动机3的低压压缩机的转速N1的变化来进行的(即，在该示例中，N＝N1)。

为此，获取模块1E使用在时间点nTe处的转速N1的测量结果，该测量结果由本身已知的并且恰当置于喷气式发动机3中的速度传感器来获得，并且例如以下列方式获取在时间点nTe处的该测量结果的导数dN1(nTe)/dTe：

接下来，比较所获取的导数dN1(nTe)/dTe的值与预定阈值THR2(测试步骤F20)。如前面针对阈值THR所提及，通过进行不同的模拟并且通过在这些模拟期间迭代地设置阈值THR2的值以获取测量温度的最佳代表性，阈值THR2可以通过实验确定。

如果导数dN1(nTe)/dTe的值大于阈值THR2，则获取模块1E认为(即，检测到)温度T₂₅正经历一系列的快速变化(步骤F30)。

如果同时，即对于相同的时间点nTe，它在获取步骤E50期间检测到滞后误差信号为零(对测试步骤F40的回答为“是”)，则为了计算温度信号T(nTe)而不是应用如先前参考图3和图5描述的K的变化规律所指示的零值参数K(nTe)，获取模块1E将参数K的值保持等于该参数在时间点nTe之前就有的值，在时间点nTe检测到dN1(nTe)/dTe大于阈值THR2(换句话说，K(nTe)＝K((n–1)Te而不是K(nTe)＝0，如图5中所图示的变化规律所指示的)(步骤F50)。

在一种变型中，在时间点nTe处使用的参数K的值可以被获取模块1E修改，但是仅被准许相对于它在对温度T₂₅的快速变化和零滞后误差信号的同时检测之前就有的值而变化预定最大量。该最大量可以通过实验来确定，如先前针对阈值THR和THR2所述。

换句话说，获取模块1E使用梯度限制器将K的值约束为在被测量温度的快速转变的该时间段期间不变为零并且不变化太大。

注意，仅当获取模块1E检测到测量温度的快速瞬变周期同时还消除了滞后误差信号时，才保持梯度限制器或参数K的值。在其他情况下，应用图5中所图示的变化规律。

因此，无论所设想的实施例如何，本发明都能够获取表示由温度传感器2测量的温度T25的准确温度信号，并且能够被用于喷气式发动机的控制和调节。

Claims (11)

1.一种用于处理由传感器递送的温度的测量信号T1的方法，包括：

-通过建模信号T2对所述传感器所测量的温度进行数字建模的步骤(E20)；

-基于所述建模信号T2并基于通过对所述建模信号进行滤波而获取的信号T3来估计针对该传感器的滞后误差信号的步骤(E40)，该滤波通过所述传感器的时间常数(τ)的估计值而被参数化；

所述处理方法的特征在于，它还包括通过向从所述测量信号T1导出的信号T4加上实参数K与从所述建模信号T2减去所述信号T4而产生的信号的乘积来获取温度信号的步骤(E50)，并且在于在获取步骤期间施加的参数K的值随时间变化并且取决于所估计的滞后误差信号的值，所述施加的参数K的值在所述滞后误差信号的值为零时被取为等于0，而在所述滞后误差信号的绝对值大于第一预定阈值时被取为等于1。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其中当所述滞后误差信号的绝对值在零值和所述第一预定阈值之间变化时，所述参数K的值根据所估计的滞后误差信号的值而在值0和1之间线性变化。

3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其中所述温度是流过航空器发动机的流体的温度，并且其中当同时检测到(F20，F40)所估计的滞后误差信号的值为零并且所述温度正在经历一系列快速变化时，所述参数K的值保持等于其在所述检测之前所具有的值，或者被准许相对于该值仅变化预定的最大量(F50)。

4.根据权利要求3所述的处理方法，其中当所述航空器发动机的转速变化大于第二预定阈值时，检测到(F20)所述温度正在经历一系列快速变化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的处理方法，其中所述信号T4等于所述测量信号T1。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的处理方法，其中通过向所述测量信号T1加上所估计的滞后误差信号来获取所述信号T4。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的处理方法，其中基于所述测量信号T1并基于所述建模信号T2来实时地估计所述温度传感器的时间常数。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其中通过执行以下步骤，根据时间来估计所述传感器的时间常数：

(a)通过分别关于所述测量信号T1和所述建模信号T2的时间进行求导，分别获取第一信号和第二信号；

(b)评估所述第一信号的绝对值和所述第二信号的绝对值的差值；以及

(c)根据该差值来估计所述传感器的所述时间常数。

9.一种用于处理由传感器(2)递送的温度的测量信号T1的系统(1)，包括：

-数字建模模块(1A)，被配置为借助建模信号T2对所述传感器所测量的温度进行建模；以及

-估计模块(1D)，被配置为基于所述建模信号T2并基于通过对所述建模信号进行滤波而获取的信号T3来估计针对该传感器的滞后误差信号，该滤波通过所述传感器的时间常数的估计值而被参数化；

所述处理系统(1)的特征在于，它还包括获取模块(1E)，所述获取模块(1E)被配置为通过向从所述测量信号T1导出的信号T4加上实参数K与从所述建模信号T2减去所述信号T4而产生的信号的乘积来获取温度信号，并且在于由所述获取模块施加的参数K的值取决于由所述估计模块所估计的滞后误差信号的值，由所述估计模块施加的所述参数K的值在所述滞后误差信号的值为零时被取为等于0，而在所述滞后误差信号的绝对值大于第一预定阈值时被取为等于1。

10.一种航空器发动机(3)，包括：能够递送温度的测量信号T1的至少一个传感器(2)；以及用于处理由所述传感器递送的所述测量信号T1的系统(1)，所述处理系统根据权利要求9。

11.根据权利要求10所述的航空器发动机(3)，还包括：用于控制所述航空器发动机的设备(4)，所述设备(4)被配置为使用由所述处理系统获取的所述温度信号。

Images