隨著渦扇發(fā)動機的規(guī)模和體積越來越大,內(nèi)部各部件的復(fù)雜度和耦合度也越來越高,渦扇發(fā)動機在運行期間發(fā)生故障的概率也越來越大,因此準確預(yù)測渦扇發(fā)動機剩余壽命的方法已經(jīng)成為研究熱點。哈爾濱工業(yè)大學(xué)已經(jīng)開發(fā)了既可以用于支持各項能力試驗也可以用于信息化分布測試的基礎(chǔ)平臺（HIT-Joint Test Platform,簡稱H-JTP）,為聯(lián)合試驗提供虛擬的試驗環(huán)境以及試驗所需要的相關(guān)資源。目前,該平臺缺少渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測的算法,為此,本課題開展了適用于聯(lián)合試驗平臺的渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測算法的研究工作,并開發(fā)了渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測模型訓(xùn)練軟件以及基于聯(lián)合實驗平臺的剩余壽命預(yù)測組件。論文的主要工作如下:1、研究了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測算法,根據(jù)實驗分析可知,基于CNN-JANET渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測模型是精確度最高的。2、針對CNN-JANET算法開發(fā)框架不能適用H-JTP平臺的問題,提出了結(jié)合主成分分析（PCA）和極限梯度提升（XGBoost）的渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測模型。該模型利用PCA可以減小數(shù)據(jù)量和XGBoost對特征并行計算并預(yù)剪枝的特點,兼顧計算精度的同時,縮短訓(xùn)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測算法研究框架

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-行都是一系列具有合理線性過渡期的飛行條件的組合，以允許渦扇發(fā)動機從一個飛行狀態(tài)改變到下一個飛行狀態(tài)。C-MAPSS模擬器仿真的渦扇發(fā)動機系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖截面如圖2-2所示。C-MAPSS模擬器為了方便用戶操作，設(shè)計了非常人性化的GUI界面，在界面上包括許多可直接編輯的輸入?yún)?shù)，設(shè)置好高度、馬赫數(shù)以及油門桿角度PLA值，并通過該模擬器配置不同的操作參數(shù)，用戶就可以直接方便地得到兩種不同的操作模式的渦扇發(fā)動機模型：第一種為單一操作模式渦扇發(fā)動機模型，該模型為理想情況下渦扇發(fā)動機飛行模型，僅僅考慮飛行時通過改變?nèi)加土髁縼砀淖冿w行狀態(tài)；第二種是多操作模式渦扇發(fā)動機模型，該模型不僅考慮燃油流量對飛機狀態(tài)帶來的內(nèi)部影響，同樣考慮飛行過程中改變增壓級后可調(diào)放氣閥門開度和高壓壓氣機前靜子可調(diào)葉片角度來影響飛行速度。除此之外，模擬器考慮到因本身機械系統(tǒng)內(nèi)部各部件震動在渦扇發(fā)動機的工作環(huán)境產(chǎn)生大量的噪聲，在模擬生成的渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)中的一些參數(shù)中添加了高斯白噪聲。最后將生成的生成渦扇發(fā)動機全周期狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，渦扇發(fā)動機非全周期狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為測試集，真實剩余壽命壽命數(shù)據(jù)作為評估模型的參考數(shù)據(jù)。圖2-2C-MAPSS模擬的渦扇發(fā)動機截面簡圖在生成的渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)集中，共有二十六列數(shù)據(jù)，其中第一列為渦扇發(fā)動機序號；第二列為運行周期；第三列至第五列為飛行參數(shù)，依次代表飛行高度、馬赫數(shù)和油門解算器角度；第六列到第二十六列為狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，飛行參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)的物理含義如表2-1所示，表示渦扇發(fā)動機內(nèi)部各關(guān)鍵位置的物理參量。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-13-差。因此，對于生成的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)分析和預(yù)處理是渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測的前提和必要步驟。2.3.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析首先對渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)進行初步分析，快速剔除無關(guān)參數(shù)以避免因渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測模型的數(shù)據(jù)輸入維度不合理對渦扇發(fā)動機預(yù)測精度造成影響。圖2-3是單操作渦扇發(fā)動機模型的模型飛行參數(shù)變化趨勢，從圖2-3中可以看出，操作參數(shù)1和2隨時間的變化呈現(xiàn)無規(guī)則變化的趨勢，而操作參數(shù)3則為恒定無變化，由此可知，這三個飛行參數(shù)與渦扇發(fā)動機剩余壽命預(yù)測沒有太大關(guān)聯(lián)，因此這三個飛行參數(shù)應(yīng)予剔除。(a)(b)(c)圖2-3單操作模式渦扇發(fā)動機模型飛行參數(shù)變化趨勢圖2-4為單操作模式渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)變化趨勢。從圖中可以看出狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)s1，s5，s6，s10，s16，s18，s19呈現(xiàn)恒定或離散趨勢，認為對渦扇發(fā)動機的剩余壽命變化沒有影響，應(yīng)剔除s1，s5，s6，s10，s16，s18，s19。圖2-4單操作模式渦扇發(fā)動機模型狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)變化趨勢

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