本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)控制，更具體的，涉及一種航改型燃?xì)廨啓C(jī)主動防熄火控制方法。

背景技術(shù)：

1、航改型燃?xì)廨啓C(jī)是指將航空噴氣發(fā)動機(jī)加以改造，配以動力透平，使其轉(zhuǎn)速及功率符合陸地發(fā)電或機(jī)械拖動的需要的燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒過程對燃料與空氣的混合比(即空燃比)的依賴程度較高，因此，適宜的空燃比能夠確保燃燒室內(nèi)的火焰穩(wěn)定，進(jìn)而有效防止熄火。當(dāng)空燃比過高(空氣過量)或過低(燃料過量)時，都可能導(dǎo)致燃燒不完全或火焰熄滅的情況發(fā)生。

2、目前，現(xiàn)有的航改型燃?xì)廨啓C(jī)在熄火控制方面主要通過改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來進(jìn)行天然氣進(jìn)氣和補(bǔ)燃來防止航改型燃?xì)廨啓C(jī)中熄火的情況發(fā)生，但是該方法智能化程度較低，僅能在指定時間內(nèi)或人為進(jìn)行補(bǔ)燃或進(jìn)氣，較難預(yù)料燃?xì)廨啓C(jī)在何時會有熄火風(fēng)險，并主動防止熄火的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于解決上述缺陷，進(jìn)而提出一種航改型燃?xì)廨啓C(jī)主動防熄火控制方法。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明第一方面公開了一種航改型燃?xì)廨啓C(jī)主動防熄火控制方法，所述方法包括：

4、獲取燃?xì)廨啓C(jī)上多個傳感器測得的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括濾波、去噪以及歸一化處理；

5、基于預(yù)處理后的所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合所述燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒反應(yīng)過程和反應(yīng)速率建立燃燒動力學(xué)模型和燃燒熱力學(xué)模型；

6、以所述燃?xì)廨啓C(jī)中的反應(yīng)速率和燃燒放熱量的變化趨勢作為訓(xùn)練特征，并基于所述訓(xùn)練特征按照時間順序構(gòu)成時序特征矩陣；

7、獲取所述燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際熄火數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)在不同時間點(diǎn)的熄火狀態(tài)對所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，以生成標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)；

8、基于所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、時序特征矩陣以及標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過所述訓(xùn)練集和驗(yàn)證集對lstm深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到熄火特征捕捉模型；

9、調(diào)用所述熄火特征捕捉模型根據(jù)當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)在時間序列中提取導(dǎo)致所述燃?xì)廨啓C(jī)熄火狀態(tài)的燃燒特征，并基于所述燃燒特征預(yù)測所述燃?xì)廨啓C(jī)的熄火概率，以在所述熄火概率超過第一閾值時通過控制所述空燃比主動防熄；

10、其中，所述多個傳感器至少包括流量傳感器、溫度傳感器以及壓力傳感器，所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括空燃比、燃燒室壓力、燃燒室溫度、燃燒放熱量以及反應(yīng)速率。

11、進(jìn)一步的，所述燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒反應(yīng)過程的反應(yīng)方程為：

12、ch4+2o2→co2+2h2o；

13、其中，所述燃燒反應(yīng)過程的反應(yīng)速率表達(dá)式為：

14、

15、式中，a為阿倫尼烏斯方程中的頻率因子，ea為阿倫尼烏斯方程中的活化能，r為氣體常數(shù)，t為燃燒的溫度，單位為k。

16、進(jìn)一步的，所述燃燒熱力學(xué)模型的表達(dá)式為：

17、q＝mf×(∑(np×hp)-∑(nr×hr))；

18、式中，q為燃燒放熱量，單位為j/s，nf為燃料的質(zhì)量流率，np與nr分別表示燃燒反應(yīng)過程中的生成物與反應(yīng)物的摩爾數(shù)，hp與hr分別表示燃燒反應(yīng)過程中的生成物與反應(yīng)物的生成焓，單位為kj/mol。

19、進(jìn)一步的，所述以所述燃?xì)廨啓C(jī)中的反應(yīng)速率和燃燒放熱量的變化趨勢作為訓(xùn)練特征，并基于所述訓(xùn)練特征按照時間順序構(gòu)成時序特征矩陣，包括：

20、按照時間順序?qū)λ龇磻?yīng)速率和燃燒放熱量進(jìn)行采樣，以獲取所述時序特征矩陣，其中，所述時序特征矩陣的表達(dá)式為：

21、xt＝[vt,qt,ft]；

22、式中，xt表示在時間點(diǎn)t的訓(xùn)練特征，qt為時間點(diǎn)t的燃燒放熱量，vt為時間點(diǎn)t的反應(yīng)速率，ft為時間點(diǎn)t的空燃比。

23、進(jìn)一步的，所述獲取所述燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際熄火數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)在不同時間點(diǎn)的熄火狀態(tài)對所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，以生成標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)，包括：

24、基于所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)獲取所述燃?xì)廨啓C(jī)在任一時間點(diǎn)為熄火狀態(tài)時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將處于熄火狀態(tài)時的時間點(diǎn)及其監(jiān)測數(shù)據(jù)標(biāo)記為第一標(biāo)簽，以及將未處于熄火狀態(tài)時的時間點(diǎn)及其監(jiān)測數(shù)據(jù)標(biāo)記為第二標(biāo)簽，得到具有標(biāo)簽的所述標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)；

25、其中，所述標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)簽表達(dá)式為：

26、

27、式中，yt為時間點(diǎn)t的標(biāo)簽，1為第一標(biāo)簽，0為第二標(biāo)簽。

28、進(jìn)一步的，所述基于所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、時序特征矩陣以及標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過所述訓(xùn)練集和驗(yàn)證集對lstm深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到熄火特征捕捉模型，包括：

29、將同一時間點(diǎn)的所述標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)和時序特征矩陣作為同一組數(shù)據(jù)，并基于同一組的所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)以及時序特征矩陣構(gòu)建數(shù)據(jù)集，以將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集；

30、將所述時序特征矩陣輸入所述lstm深度學(xué)習(xí)模型的輸入層，以調(diào)用所述lstm深度學(xué)習(xí)模型學(xué)習(xí)所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)中的時序特征，捕捉所述燃?xì)廨啓C(jī)中反應(yīng)速率和燃燒放熱量的動態(tài)模式。

31、進(jìn)一步的，所述基于所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、時序特征矩陣以及標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過所述訓(xùn)練集和驗(yàn)證集對lstm深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到熄火特征捕捉模型，還包括：

32、通過所述lstm深度學(xué)習(xí)模型的全連接層將模型輸出映射至二分類輸出，并將所述lstm深度學(xué)習(xí)模型的隱藏層輸出輸入至所述全連接層進(jìn)行所述訓(xùn)練特征的線性組合和非線性變換；

33、其中，所述訓(xùn)練特征的線性組合和非線性變換表達(dá)式為：

34、zt＝wfc·ht+bfc；

35、式中，zt為所述全連接層的輸出，wfc為所述全連接層的權(quán)重矩陣，ht為所述隱藏層輸出，bfc為所述全連接層的偏置向量；

36、通過二元交叉熵?fù)p失函數(shù)定義所述lstm深度學(xué)習(xí)模型的損失函數(shù)，并通過反向傳播算法中梯度下降法優(yōu)化模型參數(shù)，以使所述損失函數(shù)最小化，所述損失函數(shù)的表達(dá)式為：

37、

38、式中，n為樣本數(shù)量，yt為時間點(diǎn)t的實(shí)際熄火概率，為模型預(yù)測的時間點(diǎn)t的熄火概率，取值范圍為[0,1]，為sigmoid激活函數(shù)用于所述二分類輸出時得到的。

39、本發(fā)明第二方面公開了一種航改型燃?xì)廨啓C(jī)主動防熄火控制裝置，所述裝置包括：

40、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于獲取燃?xì)廨啓C(jī)上多個傳感器測得的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括濾波、去噪以及歸一化處理；

41、模型建立模塊，用于基于預(yù)處理后的所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合所述燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒反應(yīng)過程和反應(yīng)速率建立燃燒動力學(xué)模型和燃燒熱力學(xué)模型；

42、特征提取模塊，用于以所述燃?xì)廨啓C(jī)中的反應(yīng)速率和燃燒放熱量的變化趨勢作為訓(xùn)練特征，并基于所述訓(xùn)練特征按照時間順序構(gòu)成時序特征矩陣；

43、數(shù)據(jù)標(biāo)注模塊，用于獲取所述燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際熄火數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)在不同時間點(diǎn)的熄火狀態(tài)對所述實(shí)際熄火數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，以生成標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)；

44、深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練模塊，用于基于所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、時序特征矩陣以及標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并將所述數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過所述訓(xùn)練集和驗(yàn)證集對lstm深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到熄火特征捕捉模型；

45、防熄火控制模塊，用于調(diào)用所述熄火特征捕捉模型根據(jù)當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)在時間序列中提取導(dǎo)致所述燃?xì)廨啓C(jī)熄火狀態(tài)的燃燒特征，并基于所述燃燒特征預(yù)測所述燃?xì)廨啓C(jī)的熄火概率，以在所述熄火概率超過第一閾值時通過控制所述空燃比主動防熄；

46、其中，所述多個傳感器至少包括流量傳感器、溫度傳感器以及壓力傳感器，所述歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括空燃比、燃燒室壓力、燃燒室溫度、燃燒放熱量以及反應(yīng)速率。

47、本發(fā)明第三方面公開了一種終端，包括處理器及存儲介質(zhì)；所述存儲介質(zhì)用于存儲指令；

48、所述處理器用于根據(jù)所述指令進(jìn)行操作以執(zhí)行第一方面所述方法的步驟。

49、本發(fā)明第四方面公開了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)第一方面所述方法的步驟。

50、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

51、通過獲取燃?xì)廨啓C(jī)上多個傳感器測得的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對收集的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，基于預(yù)處理后的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒反應(yīng)過程和反應(yīng)速率建立燃燒動力學(xué)模型和燃燒熱力學(xué)模型。隨后，以燃?xì)廨啓C(jī)中的反應(yīng)速率和燃燒放熱量的變化趨勢作為訓(xùn)練特征，并基于訓(xùn)練特征按照時間順序構(gòu)成時序特征矩陣，并根據(jù)實(shí)際熄火數(shù)據(jù)在不同時間點(diǎn)的熄火狀態(tài)對實(shí)際熄火數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，以生成標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)。然后基于歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、時序特征矩陣以及標(biāo)注樣本數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過訓(xùn)練集和驗(yàn)證集對lstm深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到熄火特征捕捉模型。最后，調(diào)用熄火特征捕捉模型根據(jù)當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)在時間序列中提取導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)熄火狀態(tài)的燃燒特征，并基于燃燒特征預(yù)測燃?xì)廨啓C(jī)的熄火概率，以在熄火概率超過設(shè)定閾值時通過控制空燃比主動防熄。該方法通過實(shí)時監(jiān)測和智能調(diào)控空燃比來維持燃燒過程的穩(wěn)定性，進(jìn)而主動防止燃?xì)廨啓C(jī)熄火，智能化程度較高。