一种航空器机电复合传动系统容错控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种航空器机电复合传动系统容错控制方法，包括判断故障主体为发动机、第一电机还是第二电机；若发动机故障，则调整第一电机的转矩和第二电机的转矩来控制行星耦合机构运行；若第二电机故障，则调整第一电机的转矩来控制行星耦合机构运行；若第一电机故障，则判断第三失效因子是否为1；若否，则调整第二电机的转矩来控制行星耦合机构运行；若是，则调整第二电机的转矩来控制行星耦合机构运行，并制动K2排太阳轮，增大旋翼总距。本发明专利技术能够控制转矩重分配，弥补故障执行器功能或性能损失，从而保证航空器的安全性能。

A fault tolerant control method for aircraft electromechanical composite transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种航空器机电复合传动系统容错控制方法
本专利技术涉及航空器飞行控制
，特别是涉及一种航空器机电复合传动系统容错控制方法。
技术介绍
现阶段，令航空器运行速度提高是航空器发展的重要方向之一。目前，一般通过三种方式来改变旋翼的转速，一是根据飞行器控制系统来改变航空器发动机的转速，发动机转速改变则旋翼转速改变。二是使得动力涡轮的转速产生变化，通常采取的方法是：调节发动机的一些几何参数，例如动力涡轮迎角，这样能使得不变化发动机工作状态的前提下改变旋翼转速。三是改变传动系统的传动比来改变输出转速。对于第一种方案，空客直升机公司EC135和EC145均采用了，该种方案的弊端在于，发动机有一个相对比较固定的工作转速，如果发动机工作时的转速变化范围比较大，那么发动机很有可能不能工作在其工作效率比较高的位置，为了避免该问题，会使得旋翼转速变化范围比较小，例如上文提到的EC135仅3％。不同于第一种方案，第二种方案能够保证发动机工作效率，但是需要在发动机内部加装各种控制机构，技术难度比较大，并且会增加发动机质量。对于第三种方案，相对于其他两种方案，该方案的性价比是最高的。而为了能够使得发动机转速基本恒定并且使用传动系统进行变速，采用机电复合传动是比较好的方法，但由于运用在航空器中的机电复合传动系统，一旦发生故障，而故障又不能及时并且有效地被诊断出来并进行处理时，航空器就不能达到其预期的效果甚至会因为失去控制而发生危险，从而造成的损失是无法挽回的。并且机电复合传动装置本身就是一个比较复杂的系统，其中包含很多部件，每一种部件发生故障，都会对传动系统的运行带来问题，甚至有些故障会使得传动系统在运行过程中发生危险，但现有技术中并没有一个针对机电复合传动系统保证其安全高效的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种航空器机电复合传动系统容错控制方法，能够实现控制重分配，弥补故障执行器功能或性能的损失，从而保证航空器的安全性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种航空器机电复合传动系统容错控制方法，应用于航空器机电复合传动系统，所述系统包括控制器、发动机、第一电机、第二电机、行星耦合机构、制动器和旋翼，所述行星耦合机构包括K2排太阳轮，所述方法包括：判断故障主体为发动机、第一电机还是第二电机；若发动机故障，则获取第一失效因子，所述第一失效因子代表发动机故障的程度；根据所述第一失效因子计算第一电机的转矩和第二电机的转矩；将当前第一电机转矩调整为所述第一电机的转矩，将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩；若第二电机故障，则获取第二失效因子和发动机的转矩，所述第二失效因子代表第二电机故障的程度；根据所述第二失效因子和发动机的转矩计算第一电机的转矩；将当前第一电机转矩调整为所述第一电机的转矩；若第一电机故障，则获取第三失效因子和发动机的转矩，所述第三失效因子代表第一电机故障的程度；判断所述第三失效因子是否为1；若否，则根据所述第三失效因子和发动机的转矩计算第二电机的转矩；将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩；若是，则根据所述发动机的转矩计算第二电机的转矩；将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩，并制动K2排太阳轮，增大旋翼总距。可选的，所述根据所述第一失效因子计算第一电机的转矩和第二电机的转矩，包括：根据功率守恒原理计算需求功率；根据所述需求功率和第一失效因子计算第二电机的转矩；根据所述第一失效因子和第二电机的转矩计算第一电机的转矩。可选的，所述根据所述第二失效因子和发动机的转矩计算第一电机的转矩，包括：采用公式计算第一电机的转矩，其中，(1-δ3)Tbnb＝Pneed-Tana-Tene，为发动机的角加速度，ne为发动机转速，Te是发动机的转矩，Ta为第一电机的转矩，Tb为第二电机的转矩，Tf为负载转矩，na为第一电机的转速，nb为第二电机的转速，δ3为第二失效因子。可选的，所述根据所述发动机的转矩计算第二电机的转矩，包括：采用公式Tb＝g(To,Te)计算第二电机的转矩，其中，Tb为第二电机的转矩，To为输出功率，Te为发动机转矩，g(To,Te)是关于输出功率和发动机转矩的函数。可选的，所述根据功率守恒原理计算需求功率，包括：采用公式Pe+Pa+Pb＝Pneed计算需求功率，其中，Pe为发动机提供功率，Pa为第一电机提供功率，Pb为第二电机提供功率，Pneed为需求功率。可选的，所述根据所述需求功率和第一失效因子计算第二电机的转矩，包括：采用公式计算第二电机的转矩，其中，Tb为第二电机的转矩，Pneed为需求功率，Ta为第一电机的转矩，na为第一电机的转速，δ1为第一失效因子，Te为发动机的转矩，ne为发电机的转速，nb为第二电机的转速。可选的，所述根据所述第一失效因子和第二电机的转矩计算第一电机的转矩，包括：采用公式计算第一电机的转矩，其中，为发动机的角加速度，ne为发电机的转速，δ1为第一失效因子，Te为发动机的转矩，Ta为第一电机的转矩，Tb为第二电机的转矩，Tf为负载转矩。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：一方面，本专利技术由于不用去进行控制率的重新设计，以及不用去求解优化算法，计算机计算速度增大，在线运行速度提高；另一方面，本专利技术利用航空器用机电复合传动系统特性，基于功率守恒以及发动机恒转速，通过对故障发动机、第一电机和第二电机进行主动协同转矩补偿，实现控制重分配，弥补故障执行器对机电复合传动系统造成的功能或性能的损失，保证航空器的安全性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术航空器机电复合传动系统的结构示意图；图2为本专利技术航空器机电复合传动系统容错控制方法的方法流程图；图中：1-发动机，2-第一电机，3-第二电机，4-第三电机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种航空器机电复合传动系统容错控制方法，能够实现控制重分配，弥补故障执行器功能或性能的损失，从而保证航空器的安全性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。容错控制，就是所在系统中的某一个或某几个部件出现问题时，通过采用容错控制系统依旧能够以目标方式运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空器机电复合传动系统容错控制方法，应用于航空器机电复合传动系统，所述系统包括控制器、发动机、第一电机、第二电机、行星耦合机构、制动器和旋翼，所述行星耦合机构包括K2排太阳轮，其特征在于，包括：/n判断故障主体为发动机、第一电机还是第二电机；/n若发动机故障，则获取第一失效因子，所述第一失效因子代表发动机故障的程度；/n根据所述第一失效因子计算第一电机的转矩和第二电机的转矩；/n将当前第一电机转矩调整为所述第一电机的转矩，将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩；/n若第二电机故障，则获取第二失效因子和发动机的转矩，所述第二失效因子代表第二电机故障的程度；/n根据所述第二失效因子和发动机的转矩计算第一电机的转矩；/n将当前第一电机转矩调整为所述第一电机的转矩；/n若第一电机故障，则获取第三失效因子和发动机的转矩，所述第三失效因子代表第一电机故障的程度；/n判断所述第三失效因子是否为1；/n若否，则根据所述第三失效因子和发动机的转矩计算第二电机的转矩；/n将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩；/n若是，则根据所述发动机的转矩计算第二电机的转矩；/n将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩，并制动K2排太阳轮，增大旋翼总距。/n...

【技术特征摘要】
1.一种航空器机电复合传动系统容错控制方法，应用于航空器机电复合传动系统，所述系统包括控制器、发动机、第一电机、第二电机、行星耦合机构、制动器和旋翼，所述行星耦合机构包括K2排太阳轮，其特征在于，包括：
判断故障主体为发动机、第一电机还是第二电机；
若发动机故障，则获取第一失效因子，所述第一失效因子代表发动机故障的程度；
根据所述第一失效因子计算第一电机的转矩和第二电机的转矩；
将当前第一电机转矩调整为所述第一电机的转矩，将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩；
若第二电机故障，则获取第二失效因子和发动机的转矩，所述第二失效因子代表第二电机故障的程度；
根据所述第二失效因子和发动机的转矩计算第一电机的转矩；
将当前第一电机转矩调整为所述第一电机的转矩；
若第一电机故障，则获取第三失效因子和发动机的转矩，所述第三失效因子代表第一电机故障的程度；
判断所述第三失效因子是否为1；
若否，则根据所述第三失效因子和发动机的转矩计算第二电机的转矩；
将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩；
若是，则根据所述发动机的转矩计算第二电机的转矩；
将当前第二电机转矩调整为所述第二电机的转矩，并制动K2排太阳轮，增大旋翼总距。


2.根据权利要求1所述的航空器机电复合传动系统容错控制方法，其特征在于，所述根据所述第一失效因子计算第一电机的转矩和第二电机的转矩，包括：
根据功率守恒原理计算需求功率；
根据所述需求功率和第一失效因子计算第二电机的转矩；
根据所述第一失效因子和第二电机的转矩计算第一电机的转矩。


3.根据权利要求1所述的航空器机电复合传动系统容错控制方法，其特征在于，所述根据所述第二失效因子和发动机的转矩计算第一电机的转矩，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马越，林露，齐飞，张慧敏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11