基于PSO-SA的涡轴发动机气路模型优化

来源：计算机测量与控制杂志2025年第10期北京时间：

作者：史昊天,蔡景,厉明

单位：南京航空航天大学 民航学院

摘要：涡轴发动机故障诊断与寿命预测时,气路模型有着举足轻重的作用,但是通过部件法建立的涡轴发动机气路模型普遍存在着平衡求解收敛慢、收敛异常以及模型误差较大的问题；针对气路模型平衡求解中存在的收敛问题以及模型偏差较大的问题,采用变比热法建立了涡轴发动机气路模型；使用牛顿-拉夫逊法对模型的平衡方程进行求解,分析了干扰模型收敛的若干原因,对求解算法提出了增加可变求解域边界约束等解决措施,并利用两类收敛因子以加速求解收敛,最终使求解成功率达到97%；对于模型误差较大的问题分别使用粒子群算法与模拟退火粒子群对模型进行优化,通过对比粒子群算法与模拟退火算法的结果证明了模拟退火粒子群算法具有较好的收敛性与优化效果；成功将模型绝对误差由最开始的7.27%降至1.59%,局部绝对误差由最高19%降低到4.6%左右。

关键词：涡轴发动机;气路仿真;部件法建模;模拟退火粒子群优化;牛顿-拉夫逊迭代法