基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的渦軸發(fā)動機(jī)控制性能指標(biāo)提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制性能指標(biāo)提取方法，特別涉及一種基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的渦軸發(fā)動 機(jī)控制性能指標(biāo)提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 控制系統(tǒng)的性能是通過各種性能指標(biāo)來反映的。提取控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)對于分 析、改進(jìn)和評價(jià)控制系統(tǒng)具有很重要的意義。當(dāng)前提取性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)主要有兩種，基于理 想仿真數(shù)據(jù)和試驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)。
[0003] 文獻(xiàn)1 "一種控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的快速提取法信息技術(shù)，2012,12期，pl9-21"公 開了一種控制性能指標(biāo)提取方法。該方法根據(jù)理想的控制性能曲線提取性能指標(biāo)，采用無 法根據(jù)實(shí)際的帶有噪聲的試驗(yàn)數(shù)據(jù)提取相應(yīng)的性能指標(biāo)。
[0004] 文獻(xiàn)2 "基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)性能評價(jià)碩士論文，華北電力大學(xué)，李慶芝， 2011，pl0-13"公開了一種時(shí)間序列分析的方法。該方法建立自回歸滑動平均混合模型，這 種方法在處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)量大的情況時(shí)，步驟復(fù)雜，時(shí)耗較多，此外，當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較復(fù)雜時(shí)，有 時(shí)不能給出合理的判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有控制性能指標(biāo)提取方法準(zhǔn)確度差的不足，本發(fā)明提供一種基于試驗(yàn) 數(shù)據(jù)的渦軸發(fā)動機(jī)控制性能指標(biāo)提取方法。該方法根據(jù)渦軸發(fā)動機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用 統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后依次自動判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程和動態(tài)過程，最 后參考渦軸發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義，分別計(jì)算渦軸發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)； 其中，在動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程的分割點(diǎn)處，采用了局部修正方法，以提高所提取指標(biāo)的精確 度。采用本發(fā)明方法，能夠自動地從大量的渦軸發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中快速、有效地提取性能 指標(biāo)。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的渦軸發(fā)動機(jī)控制 性能指標(biāo)提取方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：
[0007] 步驟一、按照設(shè)定的基準(zhǔn)值，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)中各相關(guān)模擬量參數(shù)轉(zhuǎn)換為相對量，相對 量的取值范圍是〇~100。
[0008] 步驟二、根據(jù)數(shù)據(jù)測試條件和大小，將油門桿角度或總距桿角度數(shù)據(jù)變化的范圍 等間隔劃分為η個(gè)區(qū)間。統(tǒng)計(jì)分析每個(gè)小區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)N 1。其中，η為小區(qū)間個(gè)數(shù)A1 為每個(gè)小區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；i代表某一具體的區(qū)間，i = 1，2, L，η。
[0009] 步驟三、計(jì)算閾值Th，當(dāng)落入?yún)^(qū)間i的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)N1XT h時(shí)，這些數(shù)據(jù)就自動歸類為 穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)，記為Npk。其中，Th= ξ ·Ν/η，ξ為修正系數(shù)；N為油門桿或總距桿角度數(shù) 據(jù)點(diǎn)數(shù)的總量，
[0010] 步驟四、從k = 1開始搜索，如果|pk-pk+11 = 1，則將這兩個(gè)小區(qū)間合并；如果 I pk-pk+11 > I，則小區(qū)間保持各自獨(dú)立，直至搜索完所有的小區(qū)間。此時(shí)，假設(shè)有t組數(shù)據(jù)，每 組包含有若干個(gè)相鄰的小區(qū)間。其中，Kt <m。
[0011] 步驟五、在時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)上，對任一組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，把它分為a類；按 照時(shí)間順序?qū)υ擃悢?shù)據(jù)從小到大排列；對任意相鄰的兩類數(shù)據(jù)，在時(shí)間軸上計(jì)算最短距離 D = mind㈨，C]);當(dāng)D小于D_，則將該兩類數(shù)據(jù)合成一類數(shù)據(jù)，即同一穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)，否則 為不同穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)。采用此方法處理所有的數(shù)據(jù)組，總共獲得w組穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)。其中， h C]分別是兩類數(shù)據(jù)中任意兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；D_是閾值。
[0012] 步驟六、給定穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)的長度閾值Lth，分別計(jì)算上一步驟中獲得的各組穩(wěn)態(tài) 過程數(shù)據(jù)的長度L 1，當(dāng)L1Ith，則該組數(shù)據(jù)為動態(tài)過程數(shù)據(jù)，舍去該組數(shù)據(jù)；否則保留該組數(shù) 據(jù)。
[0013] 步驟七、按照時(shí)間遞增順序，重新對穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。按照比例A1，截取任 一穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)的中間部分，剔除異常毛刺的數(shù)據(jù)后，計(jì)算該部分?jǐn)?shù)據(jù)的算術(shù)平均值和數(shù) 據(jù)的最大偏差量，作為該段數(shù)據(jù)的穩(wěn)態(tài)值;^和穩(wěn)態(tài)誤差σ i。以計(jì)算獲得的穩(wěn)態(tài)值兄和穩(wěn)態(tài) 誤差σ i為依據(jù)，形成一個(gè)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)帶，從穩(wěn)態(tài)過程截取的中間部分?jǐn)?shù)據(jù)逐步向兩側(cè)搜索， 直到超出該穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)帶的數(shù)據(jù)為止。其中，〇〈 λ'1。
[0014] 步驟八、分析穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)段的終止點(diǎn)附近連續(xù)f個(gè)數(shù)據(jù)的變化趨勢，當(dāng)數(shù)據(jù)有 一個(gè)穩(wěn)定的上升或下降趨勢時(shí)，定為穩(wěn)態(tài)過程的終止點(diǎn)，即為動態(tài)過程起始點(diǎn)。
[0015] 步驟九、將通過上面步驟計(jì)算得到的穩(wěn)態(tài)過程，在時(shí)間軸上映射到其余各項(xiàng)模擬 量參數(shù)，采用步驟七的方法，確定其余各項(xiàng)模擬量參數(shù)的起止點(diǎn)?？紤]到后面僅計(jì)算各項(xiàng)性 能指標(biāo)，此時(shí)無需調(diào)整穩(wěn)態(tài)過程的終止點(diǎn)，只需要進(jìn)一步確定穩(wěn)態(tài)過程及其起始點(diǎn)；此外， 此處的最大偏移量改由用戶設(shè)定，對于某次測評來說，為一個(gè)確定的數(shù)值。
[0016] 步驟十、以步驟八計(jì)算得到的油門桿或總距桿角度穩(wěn)態(tài)過程的起始點(diǎn)作為動態(tài)過 程的起點(diǎn)，結(jié)合步驟九計(jì)算得到的穩(wěn)態(tài)過程及其起始點(diǎn)，也即動態(tài)過程的終點(diǎn)，參考渦軸發(fā) 動機(jī)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義，計(jì)算出各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)的性能指標(biāo)。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：該方法根據(jù)渦軸發(fā)動機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方 法統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后依次自動判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程和動態(tài)過程，最后參考渦軸 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義，分別計(jì)算渦軸發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)；其中，在動態(tài) 過程與穩(wěn)態(tài)過程的分割點(diǎn)處，采用了局部修正方法，以提高所提取指標(biāo)的精確度。采用本發(fā) 明方法，能夠自動地從大量的渦軸發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中快速、有效地提取性能指標(biāo)。
[0018] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的渦軸發(fā)動機(jī)控制性能指標(biāo)提取方法的流程圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明方法實(shí)施例某型渦軸發(fā)動機(jī)測試過程轉(zhuǎn)速變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 參照圖1-2。本發(fā)明基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的渦軸發(fā)動機(jī)控制性能指標(biāo)提取方法具體步驟 如下：
[0022] 步驟1、選取試驗(yàn)數(shù)據(jù)中油門桿角度和燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速的最大值，將它們作為基準(zhǔn) 值。把油門桿角度和燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，轉(zhuǎn)化為O~100的相對量。
[0023] 步驟2、根據(jù)數(shù)據(jù)測試條件和大小，將油門桿角度相對量數(shù)據(jù)變化的范圍等間隔劃 分為100個(gè)區(qū)間。統(tǒng)計(jì)分析每個(gè)小區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，記為N 1。其中,N1為每個(gè)小區(qū)間內(nèi)數(shù) 據(jù)個(gè)數(shù)；i代表某一具體的區(qū)間，i = 1，2,…，100。
[0024] 步驟3、選擇閾值Th為203. 027。在所有小區(qū)間中，把落入?yún)^(qū)間數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量大于 閾值的區(qū)間數(shù)據(jù)自動歸類為穩(wěn)態(tài)過程數(shù)據(jù)，記為Npk。其中，T h= ξ ·Ν/η，ξ為修正系 數(shù)，設(shè)置為1. 1，N為油門桿角度的數(shù)據(jù)總量，取18457 ;pke {1，2,…，100}，pk〈p