- •Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ
- •В АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
- •§ 1.1. ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1.2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ
- •Глава 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
- •§ 2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ
- •§ 2.3. ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ
- •НА ТОЧНОСТЬ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ
- •§ 2.5. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГТД
- •Глава 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА ТЕРМОЭМИССИОННЫХ КЭУ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ ГЛУБИНЫ
- •§ 3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ КЭУ
- •AiRi =
- •Qs ~ Qbh ~ kpfN.
- •AQi = VtQi = Щ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
А К А Д Е М И Я Н А У К С С С Р
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА
В ИНФОРМАЦИОННО -
УПРАВЛЯЮЩИХ
СИСТЕМАХ
АВИАКОСМИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГЕТИКИ
Ответственный редактор
доктор технических наук
В. В. БУГРОВСКИЙ
МОСКВА ’’НАУКА” 1988
УДК 681.518:621.039.5:629.7.036
Авторы:
Б.В. БОЕВ, В.В. БУГРОВСКИЙ, М.П. ВЕРШИНИН, Д. А. ГОЛЬДИН, В. В. ГУЩИН, Ю. В. КОВАЧИЧ, И. А. КОНДРАХИНА, Е. К. МАТВЕЕВА, Ю. А. НЕЧАЕВ, В. В. СИНЯВСКИЙ, И.М. ХАЗАНОВИЧ
Идентификация и диагностика в информационно-управляющих системах авиакосмической энергетики / Б.В. Боев, В.В.Бугровский, М.It. Вершинин и др. - М.: Наука, 1988. - 168 с. - ISBN 5-02-006609-5.
В книге излагаются методические вопросы решения задач идентификации и диаг ностики авиационных и космических энергодвигательных установок. Исследованы проблемы идентификации и диагностики при стендовых испытаниях установок и во время их эксплуатации на летательных аппаратах. Приведены конкретные алгоритмы идентификации математических моделей установок. Разработана структура и алго ритмы трехуровневой системы диагностики, входящей в состав бортЬвой информа- ционно-управляющей системы.
Для научно-технических работников в области авиакосмической энергетики. Ил. 52. Табл. 5. Библиогр. 72 назв.
Р е ц е н з е н т ы :
В. М. Иевлев, В. Ю. Рутковский
И |
2301020000 -393 |
© Издательство ’’Наука”, 1988 |
----------------------- 284 -88 -III |
||
|
042(02)-88 |
|
ISBN 5-02-006609-5
ПРЕДИСЛОВИЕ
В течение двух с лишним десятилетий коллективы исследователей, группи ровавшиеся вокруг академика Б. Н.Петрова, вели проработку теоретиче ских основ управления космических и авиационных энергетических и дви гательных установок. При этом был решен комплекс научных проблем, связанных с динамикой и управлением таких установок авиационного и космического назначения. Было разработано также много конкретных проблем управления, нашедших отражение в целом ряде монографий (см. [1.2—1.4] ). К этим проблемам относятся: адекватное математическое описание столь сложных технических объектов; изучение их динамики; разработка принципов управления, среди которых можно отметить принцип двухканальности систем управления академика Б.Н.Петрова, принципы оптимальности, термоадаптации и т.д.; анализ и синтез законов управле ния; реализация законов управления, в первую очередь проблемы надеж ности систем управления; проблемы, связанные с внедрением бортовой цифровой техники, такие, как разработка цифровых алгоритмов управле ния, построение структур информационно-управляющих систем, разра ботка принципов и алгоритмов диагностики сложных технических систем, описываемых дифференциальными уравнениями с частными производны ми, которые реализуются в бортовых ЭВМ; достижение наибольшей надеж ности бортовых ЭВМ.
Решение всех перечисленных проблем делало необходимым разработку соответствующих методик. Эти методики имеют самостоятельную научную ценность даже безотносительно к решаемым с их помощью проблемам управления. Однако далеко не все они нашли отражение в опубликованных научных работах и тем более «а обобщены и не систематизированы. Предлагаемая монография в какой-то мере призвана устранить этот недос таток. Авторы ее поставили себе задачу систематизировать методики, раз работанные в области идентификации и диагностики авиационных и косми ческих энергетических и двигательных установок.
Здесь уместно ответить на несколько вопросов.
Во-первых, почему в работе объединяются проблемы идентификации и диагностики, ведь идентификационные процедуры относятся к моделям объектов управления, в то время как при диагностике мы имеем дело с самими объектами. Дело в том, что методически оба эти вида деятель ности в значительной мере смыкаются. В обоих случаях исследования предполагают внесение в модель определенных изменений и последующее изучение свойств измененной таким образом модели.
Во-вторых, почему мы объединяем авиационные двигатели и космиче ские энергоустановки? Для этого существуют две причины. Оба эти класса
з
объектов отличаются предельной тепловой и конструктивной напряжен ностью, и подход к их математическому описанию в большой мере одинаков. Вторая причина состоит в том, что такое положение сложилось исторически. Работая под руководством академика Б.Н. Петрова, коллек тивы, изучавшие авиационные и космические установки, вели исследования в тесном контакте и ко многим сторонам проблемы методически подходи ли одинаковым образом.
Отметим также, что, несмотря на большое количество работ, посвящен ных как идентификации, так и диагностике (особенно диагностике дискретных систем [1.6] ), методическая сторона изучения таких сложных и высоконапряженных технических объектов, отличающихся к тому же распределенностью параметров, освещена недостаточно.
Выход в свет монографии будет полезен всем специалистам, работаю щим в данной и смежных областях.
Авторы считают своим долгом отметить, что идея создания этой моно графии принадлежит Юрию Владимировичу Ковачичу, трагическая гибель которого ощущается как тяжелая утрата всеми, кто знал его и с ним работал.
Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ
В АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
§ 1.1. ВВЕДЕНИЕ
Авиационные газотурбинные двигатели (ГТД) и ядерные космические энергетические установки (КЭУ) представляют собой в высшей степени сложные и высоконапряженные инженерные ансамбли, в которых исполь зуются передовые научные достижения и реализуются предельные возмож ности современной техники.
Полное математическое описание таких технических объектов дости гается сложными системами дифференциальных уравнений, содержащими, как правило, уравнения с частными производными и весьма непростыми граничными условиями. Решение подобных систем уравнений, возможное только численными методами с применением самых быстродействующих ЭВМ, настолько трудоемко и требует таких затрат машинного времени, что практически используется лишь для первоначального изучения дина мических свойств и для окончательной проверки полученных законов и алгоритмов управления (и это в том случае, если вообще удается найти устойчивые методы численного решения таких систем, что, как показывает практика, не всегда достигается).
Подавляющая часть исследований динамики объектов и поиск законов управления, а также предварительная диагностика производятся с помощью более простых систем уравнений, как правило, обыкновенных, получаемых более или менее глубоким упрощением исходной полной системы. Такие упрощенные модели, утрачивая второстепенные свойства исходной полной системы (хотя, может быть, и важные для понимания тонкостей динамики и глубоких уровней диагностики), тем не менее должны сохранить ее су щественные свойства и присущие ей главные динамические эффекты. Очевидно, что получение таких упрощенных математических описаний представляет собой весьма сложную проблему, не имеющую стандартной методики и требующую каждый раз индивидуального подхода, успех кото рого во многом определяется интуицией исследователей. Тем большую ценность поэтому представляют уже проработанные методы упрощения конкретных сложных систем дифференциальных уравнений, которые, хотя и не решают проблему в целом, но могут послужить для ориентировки исследователей, работающих в данной области, и подсказать им направле ние поиска. Подобный подход для КЭУ уже частично изложен в литерату ре [1.3, 1.4], общие же постановки проблемы применительно к КЭУ и ГТД излагаются в настоящей монографии. Методике упрощения математичес кого описания ГТД специально посвящена вторая глава книги.
Круг задач, возлагаемый на системы автоматического управления