本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方法及含實物仿真研究

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【摘要】：航空發(fā)動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障會對發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生直接影響。為了保證控制系統(tǒng)的安全可靠工作,本文針對主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路展開故障診斷與容錯控制技術(shù)研究,并進(jìn)行了半物理仿真試驗驗證。首先以某型渦扇發(fā)動機(jī)部件級模型為研究對象,基于發(fā)動機(jī)主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)小閉環(huán)回路進(jìn)行燃油量的階躍響應(yīng)試驗,建立執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡單數(shù)學(xué)模型;然后基于支持向量回歸機(jī)原理建立主燃油流量估計模型;結(jié)合這兩個模型設(shè)計主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障診斷系統(tǒng),在發(fā)動機(jī)不同穩(wěn)態(tài)工況下,完成對執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路中不同故障模式的檢測和定位,并以PID控制作為容錯方法對診斷出的故障信號進(jìn)行隔離和重構(gòu)。為了快速高效地完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障診斷試驗任務(wù),結(jié)合LabVIEW軟件開發(fā)環(huán)境和CompactRIO硬件平臺,設(shè)計了故障診斷系統(tǒng)控制器快速原型仿真平臺,實現(xiàn)對回路中的油針位置、轉(zhuǎn)速的控制以及對溫度、壓力等信號量的采集。最后綜合快速原型控制器和實驗室現(xiàn)有的軟硬件資源,搭建半物理仿真試驗平臺,展開對主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障診斷及容錯控制系統(tǒng)的仿真試驗。試驗結(jié)果表明,在發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)工況下,本文設(shè)計的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷與容錯控制系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地診斷出回路中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障和LVDT傳感器故障,并具有良好的容錯效果,同時也驗證了所設(shè)計的半物理仿真平臺的有效性。本文的研究工作為該診斷算法運用于真實發(fā)動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障診斷中奠定了試驗基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 故障診斷 容錯控制 支持向量回歸機(jī) 快速原型 半物理仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V263.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12
• 1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷與容錯控制概述12-14
• 1.2.1 故障診斷與容錯控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷與容錯控制技術(shù)研究現(xiàn)狀14
• 1.3 半物理仿真在航空發(fā)動機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用14-16
• 1.4 本文研究內(nèi)容16-18
• 第二章 建立執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型和發(fā)動機(jī)逆模型18-28
• 2.1 發(fā)動機(jī)部件級模型簡介18-19
• 2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立19-20
• 2.3 主燃油流量估計模型的建立20-26
• 2.3.1 支持向量回歸機(jī)原理21-23
• 2.3.2 樣本選取與參數(shù)尋優(yōu)23-24
• 2.3.3 模型建立與精度驗證24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷與容錯控制系統(tǒng)28-38
• 3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障的一般描述28-29
• 3.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障28-29
• 3.1.2 LVDT傳感器故障29
• 3.2 基于SVR的發(fā)動機(jī)主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障診斷方案29-31
• 3.3 主燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障診斷與容錯控制數(shù)字仿真31-37
• 3.3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障的數(shù)字仿真31-34
• 3.3.2 LVDT傳感器故障的數(shù)字仿真34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 快速原型控制器的設(shè)計38-51
• 4.1 快速原型控制技術(shù)概述38-39
• 4.2 仿真平臺的總體設(shè)計39-41
• 4.2.1 開發(fā)平臺選擇39-40
• 4.2.2 需求分析與方案設(shè)計40-41
• 4.3 快速原型控制器的硬件平臺41-44
• 4.3.1 硬件模塊選擇41-42
• 4.3.2 信號調(diào)理模塊與硬件實物42-44
• 4.4 快速原型控制器的軟件設(shè)計44-50
• 4.4.1 控制器快速原型程序架構(gòu)44-46
• 4.4.2 控制器回路程序設(shè)計分析46-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷與容錯控制的半物理仿真試驗51-61
• 5.1 半物理仿真平臺簡介51-53
• 5.2 線路說明與參數(shù)標(biāo)定53-55
• 5.3 半物理仿真試驗55-60
• 5.3.1 油針位置閉環(huán)控制試驗55
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制試驗55-56
• 5.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路故障診斷與容錯控制試驗56-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68-69
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：763335