【摘要】：氣路性能估計(jì)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理領(lǐng)域占據(jù)重要地位,本文以某型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,開展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路性能融合濾波估計(jì)方法研究。針對(duì)集中式卡爾曼濾波存在的容錯(cuò)性能低等固有缺陷,引入一種有反饋的分布式多傳感器融合濾波結(jié)構(gòu),并將線性濾波算法推廣到非線性濾波,在擴(kuò)展信息濾波(EIF)基礎(chǔ)上,給出多傳感器分布式融合容積信息濾波,并且證明了該種分布式融合容積信息濾波與集中式容積信息濾波的等價(jià)性,為了提高濾波計(jì)算的數(shù)值穩(wěn)定性,引入了多傳感器分布式融合容積濾波算法的平方根形式。發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障的數(shù)字仿真結(jié)果表明,該種分布式融合平方根容積信息濾波精度與集中式平方根容積信息濾波等價(jià),但在傳感器發(fā)生故障下,前者有更好的容錯(cuò)性能。研究基于改進(jìn)聯(lián)邦信息濾波的發(fā)動(dòng)機(jī)氣路性能估計(jì)融合濾波算法�？紤]到主濾波器與子濾波器狀態(tài)維數(shù)不一致的實(shí)際應(yīng)用情形,引入信息矩陣與信息向量的補(bǔ)償算法,設(shè)計(jì)了改進(jìn)的聯(lián)邦信息濾波器,相較于常規(guī)的聯(lián)邦信息濾波,能夠提高系統(tǒng)全局狀態(tài)的估計(jì)精度。設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)氣路部件傳感器測(cè)量參數(shù)與性能健康參數(shù)狀態(tài)參數(shù)在局部濾波器中的兩種分組結(jié)構(gòu),對(duì)改進(jìn)的聯(lián)邦信息濾波算法進(jìn)行了數(shù)字仿真驗(yàn)證。研究了發(fā)動(dòng)機(jī)氣路性能異步傳感器融合濾波算法。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路傳感器異步采樣的問題,探討了集中式異步傳感器融合濾波算法與分布式異步傳感器融合濾波算法,分布式融合濾波算法包括無反饋分布式融合濾波、等間隔反饋分布式融合濾波,并證明了等間隔反饋分布式異步擴(kuò)展信息濾波與集中式異步擴(kuò)展信息濾波的等價(jià)性,得到發(fā)動(dòng)機(jī)氣路性能估計(jì)數(shù)值仿真的驗(yàn)證。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路多速率采樣的多重冗余傳感器系統(tǒng),結(jié)合多尺度理論,研究了分布式多速率容積信息融合濾波算法,相較于常規(guī)的序貫式多速率容積卡爾曼融合濾波能夠減少計(jì)算耗時(shí),并得到數(shù)值仿真結(jié)果的驗(yàn)證。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)半物理仿真平臺(tái)上進(jìn)行了集中式異步傳感器容積信息濾波算法的驗(yàn)證,利用發(fā)動(dòng)機(jī)氣路多速率傳感器測(cè)量數(shù)據(jù),完成了在漸變蛻化、單部件以及雙部件突變故障模式下氣路性能估計(jì)的半物理試驗(yàn),結(jié)果表明了集中式異步傳感器容積信息濾波算法能夠滿足氣路性能估計(jì)的實(shí)時(shí)性與可行性要求。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V263.6
【圖文】：

相比于全數(shù)字仿真和實(shí)物驗(yàn)證方法，半物理驗(yàn)證平臺(tái)將物理仿真和數(shù)字仿真相結(jié)合，將仿真對(duì)象系統(tǒng)的一部分以實(shí)物方式接入仿真回路，回路中的其余部分仍以數(shù)學(xué)模型代替，在數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真，能夠使實(shí)時(shí)數(shù)字仿真與物理仿真的結(jié)合。半物理驗(yàn)證這種方法能夠從實(shí)物中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，比全數(shù)字仿真更接近于物理真實(shí)情況，又能解決一些全物理仿真無法模擬的問題，取得介于全數(shù)字仿真與全實(shí)物驗(yàn)證之間權(quán)衡的效果。本章節(jié)中，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)半物理仿真平臺(tái)上進(jìn)行了集中式異步容積信息濾波算法的驗(yàn)證，利用發(fā)動(dòng)機(jī)氣路異步采樣的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)，完成了在漸變蛻化、單部件以及雙部件突變故障模式下氣路性能估計(jì)的半物理試驗(yàn)。5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)半物理仿真平臺(tái)介紹用于驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)性能健康融合濾波算法的發(fā)動(dòng)機(jī)半物理實(shí)物仿真系統(tǒng)平臺(tái)是由實(shí)驗(yàn)室已有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷試驗(yàn)平臺(tái)以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)半物理試驗(yàn)裝置共同搭建組成。采用虛擬儀器語言開發(fā)相應(yīng)的性能健康預(yù)測(cè)快速原型模塊，然后嵌入航空發(fā)動(dòng)機(jī)半物理仿真平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)物硬件在回路的試驗(yàn)?zāi)M與驗(yàn)證。該平臺(tái)具有發(fā)動(dòng)機(jī)模擬器、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制系統(tǒng)、矢量噴口模擬裝置及相應(yīng)的軟件、測(cè)試設(shè)備、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)等，如圖 5.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2724359