航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟,其健康狀態(tài)對(duì)飛行安全性和維修經(jīng)濟(jì)性有重大影響。目前航空公司普遍依賴國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)制造商（OEM）的基于ACARS報(bào)文數(shù)據(jù)的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng),存在使用成本高、數(shù)據(jù)分析方面拓展功能受限等問(wèn)題。而基于QAR數(shù)據(jù)自主開(kāi)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)PHM技術(shù)可以一定程度解決上述問(wèn)題,因此,本文基于QAR數(shù)據(jù)研究發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)測(cè)算法,可用于提前預(yù)知發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)和剩余壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)基線模型是發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退狀態(tài)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ),為了減少對(duì)OEM狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的依賴和充分開(kāi)發(fā)QAR數(shù)據(jù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控,本文以QAR數(shù)據(jù)替代ACARS數(shù)據(jù),結(jié)合偏差趨勢(shì)圖數(shù)據(jù),采用支持向量機(jī)方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)基線模型進(jìn)行了挖掘,為求取發(fā)動(dòng)機(jī)氣路監(jiān)控參數(shù)偏差值提供了基礎(chǔ)。為了提前發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)的超限狀態(tài)和預(yù)估剩余壽命,利用發(fā)動(dòng)機(jī)氣路監(jiān)控參數(shù)偏差值建立了發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退狀態(tài)預(yù)測(cè)模型。根據(jù)預(yù)測(cè)的目的和時(shí)間跨度不同,模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)性能監(jiān)控參數(shù)的短期預(yù)測(cè)和發(fā)動(dòng)機(jī)剩余壽命區(qū)間長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。針對(duì)短期預(yù)測(cè)的現(xiàn)存問(wèn)題,提出了基于滑動(dòng)時(shí)窗策略的自適應(yīng)GASVM在線預(yù)測(cè)模型,通過(guò)與傳統(tǒng)基于SVM的時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法對(duì)比表明改進(jìn)的預(yù)測(cè)方法不僅動(dòng)態(tài)適應(yīng)性好且預(yù)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控的基本流程

??蠢吹男閱蘢刺?蘢罱?歡問(wèn)奔淶男閱蓯?縈跋旖洗螅?而受過(guò)去很久或是初始的性能數(shù)據(jù)影響較小，因此預(yù)測(cè)模型建模應(yīng)該是一個(gè)吐故納新的過(guò)程。而傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路性能參數(shù)預(yù)測(cè)模型往往是將發(fā)動(dòng)機(jī)的一段歷史數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本進(jìn)行一次建模，因此會(huì)降低預(yù)測(cè)模型的精度。何星等人提出了一種結(jié)構(gòu)自適應(yīng)序貫正則極端學(xué)習(xí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)模型的在線更新，解決了航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)在線預(yù)測(cè)問(wèn)題，但其只能進(jìn)行單步預(yù)測(cè)，并且在嵌入維數(shù)選取上仍采用工程經(jīng)驗(yàn)選取的方法，缺乏合理的依據(jù)[38]。（3）航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀圖1-2航空發(fā)動(dòng)機(jī)三種壽命預(yù)測(cè)模型提前估計(jì)和預(yù)測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的剩余壽命，能夠?yàn)楹娇展局贫òl(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)隊(duì)的長(zhǎng)期維修計(jì)劃提供參考依據(jù)[39,40]。而發(fā)動(dòng)機(jī)壽命預(yù)測(cè)方法主要可分為三種預(yù)測(cè)模型，它們

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文19通過(guò)對(duì)ACMS系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)傳輸流程簡(jiǎn)單分析后可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源是安裝發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)又全都是由DFDAU和DMU收集、存儲(chǔ)和運(yùn)算得到的。同時(shí)QAR設(shè)備和ACARS系統(tǒng)均接收DFDAU輸出的飛行數(shù)據(jù)，因此可以看出QAR和ACARS系統(tǒng)所接收的數(shù)據(jù)都來(lái)自相同數(shù)據(jù)源，所采集的監(jiān)控參數(shù)也是相同的。圖2-1飛行數(shù)據(jù)傳輸流程圖2.2.2QAR數(shù)據(jù)提取基線是狀態(tài)健康的發(fā)動(dòng)機(jī)在外界環(huán)境穩(wěn)定的條件下建立的，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)基線進(jìn)行挖掘必須要選擇健康發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定飛行狀態(tài)（即巡航狀態(tài)）下的發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)數(shù)據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)報(bào)文是在飛行巡航階段的發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控報(bào)文，其在每次航班飛行過(guò)程中通過(guò)ACARS系統(tǒng)下發(fā)兩份報(bào)文。按照OEM的相關(guān)資料要求，在巡航階段內(nèi)，如果第一次滿足巡航穩(wěn)態(tài)判定提取邏輯則會(huì)立即觸發(fā)第一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)報(bào)文數(shù)據(jù)，而第二個(gè)報(bào)文則是最后一個(gè)滿足判定提取邏輯的報(bào)文數(shù)據(jù)。廠家監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)性能監(jiān)控參數(shù)偏差值需要輸入的數(shù)據(jù)是巡航報(bào)文上的數(shù)據(jù)。由上文可以知道，現(xiàn)代民航飛機(jī)是通過(guò)機(jī)載飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)ACMS實(shí)時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)的，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)參數(shù)原始數(shù)據(jù)通過(guò)該系統(tǒng)記錄，且可以同時(shí)存儲(chǔ)在QAR和ACARS系統(tǒng)中。而由于QAR數(shù)據(jù)和ACARS數(shù)據(jù)具有同源性的特點(diǎn)，因此可以從QAR中按照?qǐng)?bào)文提取邏輯獲得有效的模擬報(bào)文數(shù)據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集原則如下[65]：1）在巡航狀態(tài)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)必須滿足穩(wěn)定工作至少2分鐘的條件，機(jī)載設(shè)備

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本文編號(hào)：3033997