基于平衡流形的渦扇發(fā)動機建模與故障診斷方法研究.pdf

1、航空發(fā)動機故障診斷及容錯控制技術(shù)是航空發(fā)動機健康管理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一，而建立一個存儲數(shù)據(jù)量和計算量較小、實時性好，精度較高的機載簡化模型是開展此工作的基礎(chǔ)。本文針對某型雙軸渦扇發(fā)動機建立了全包線平衡流形模型，并以此為平臺，開展航空發(fā)動機故障診斷及容錯控制技術(shù)研究。
　　首先，建立了單調(diào)度變量的航空發(fā)動機平衡流形模型。依據(jù)非線性系統(tǒng)平衡流形建模理論，在地面條件下建立了單調(diào)度變量的航空發(fā)動機平衡流形模型，并對此模型的轉(zhuǎn)速、溫度、

2、壓力和推力等參數(shù)進行了動靜態(tài)精度的驗證。
　　其次，為進行全包線發(fā)動機工作狀態(tài)仿真，提出并建立了雙調(diào)度變量的航空發(fā)動機全包線平衡流形模型。在引入雙調(diào)度變量的前提下，基于航空發(fā)動機相似換算理論，通過二元多項式擬合獲取穩(wěn)態(tài)項，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射獲取動態(tài)系數(shù)的方式，將平衡流形模型擴展到全包線，仿真結(jié)果表明所建立的全包線平衡流形模型滿足其作為機載簡化實時模型的動靜態(tài)精度要求。
　　再次，針對傳統(tǒng)的航空發(fā)動機故障診斷僅以發(fā)動機作為研究對象的

3、缺陷，該文方法以SIMULINK環(huán)境下的飛機與發(fā)動機綜合模型為平臺，在充分考慮兩者耦合因素的前提下，依次采用改進 Kalman濾波器和最小二乘支持向量機兩種不同故障診斷方法，并分別以部件級模型和全包線平衡流形模型為基線模型進行了氣路部件故障診斷的研究。仿真結(jié)果表明：當(dāng)基線模型相同時，改進Kalman濾波器和最小二乘支持向量機兩種故障診斷方法對蛻化量的估計精度基本一致，但后者實時性更好；當(dāng)故障診斷方法相同時，以部件級模型為基線模型能對蛻化