本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳感器故障診斷與信號(hào)重構(gòu)研究

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【摘要】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用的傳感器是故障多發(fā)部件。傳感器故障的檢測(cè)、隔離與重構(gòu)對(duì)于保障控制系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。適航規(guī)章33.28發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)條款也對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的安全性做出了明確規(guī)定。本文以某型民用齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇(GTF)發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象,開(kāi)展傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)研究。研究?jī)?nèi)容如下:基于部件法建立某型GTF發(fā)動(dòng)機(jī)非線性氣動(dòng)熱力模型,以滿足傳感器故障診斷的需要。首先,針對(duì)減速齒輪箱的獨(dú)特性,根據(jù)減速齒輪箱的減速比參數(shù)和GTF發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行減速齒輪箱在建模過(guò)程的處理。其次,建立GTF發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)等各部件模型。再次,建立GTF發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型并對(duì)其進(jìn)行求解,開(kāi)展GTF發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型仿真研究。通過(guò)對(duì)比分析GTF發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù),結(jié)果表明除推力的誤差略大于3%外,其余各物理參數(shù)誤差均小于3%,完成GTF發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型驗(yàn)證。最后,建立GTF發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型并對(duì)其進(jìn)行求解,開(kāi)展GTF發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型仿真研究。通過(guò)對(duì)GTF發(fā)動(dòng)機(jī)典型工況點(diǎn)(設(shè)計(jì)點(diǎn)與巡航點(diǎn))施加燃油階躍,驗(yàn)證動(dòng)態(tài)模型的有效性。通過(guò)對(duì)GTF發(fā)動(dòng)機(jī)非線性氣動(dòng)熱力模型在該發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)與巡航點(diǎn)進(jìn)行線性化,建立GTF發(fā)動(dòng)機(jī)線性狀態(tài)變量模型。對(duì)GTF發(fā)動(dòng)機(jī)非線性氣動(dòng)熱力模型和線性狀態(tài)變量模型施加相同的燃油階躍,完成模型驗(yàn)證。為便于后續(xù)計(jì)算機(jī)處理,還對(duì)連續(xù)狀態(tài)變量模型進(jìn)行離散化�；贕TF發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變量模型,開(kāi)展傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真研究。其中,基于卡爾曼濾波器組建立傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真平臺(tái)。根據(jù)傳感器無(wú)故障的故障指示信號(hào)特征,確定檢測(cè)閾值。針對(duì)硬故障、軟故障、軟故障后發(fā)生硬故障和連續(xù)軟故障共四種傳感器故障進(jìn)行仿真研究。仿真結(jié)果表明,四種復(fù)雜傳感器故障均可被檢測(cè)與隔離,并且故障信號(hào)得到了重構(gòu)。還通過(guò)施加不同故障幅值的傳感器故障,分析故障幅值對(duì)檢測(cè)、隔離與重構(gòu)的影響。從而得出,無(wú)論何種傳感器故障模式,只要傳感器的故障幅值持續(xù)大于1.8%,并且其故障指示信號(hào)超出檢測(cè)閾值,該種傳感器故障均可被檢測(cè)與隔離。而且,對(duì)于可檢測(cè)的傳感器故障,故障幅值越小,重構(gòu)信號(hào)越趨近真實(shí)值。
【關(guān)鍵詞】：齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 非線性氣動(dòng)熱力模型 線性狀態(tài)變量模型 傳感器故障診斷 信號(hào)重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V263.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 注釋表10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 基于數(shù)學(xué)模型的故障診斷方法13-15
• 1.2.2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷方法15-16
• 1.2.3 傳感器故障診斷方法對(duì)比分析16
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)非線性氣動(dòng)熱力模型建模仿真18-41
• 2.1 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)非線性氣動(dòng)熱力模型建模方法18-19
• 2.2 減速齒輪箱在建模過(guò)程中的處理19
• 2.3 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)部件模型建模19-27
• 2.4 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型仿真研究27-32
• 2.4.1 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型建模28-29
• 2.4.2 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型求解29-31
• 2.4.3 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型驗(yàn)證31-32
• 2.5 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型仿真研究32-40
• 2.5.1 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型建模32-34
• 2.5.2 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型求解34-36
• 2.5.3 時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)動(dòng)態(tài)仿真的影響分析36-38
• 2.5.4 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型仿真38-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)線性狀態(tài)變量模型建模41-49
• 3.1 齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變量模型建模方法41-43
• 3.2 狀態(tài)變量模型求解43-45
• 3.3 狀態(tài)變量模型驗(yàn)證45-47
• 3.4 連續(xù)狀態(tài)變量模型的離散化處理47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于狀態(tài)變量模型的傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真研究49-69
• 4.1 傳感器故障模式49-51
• 4.2 基于狀態(tài)變量模型的傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)理論分析51-59
• 4.2.1 線性離散卡爾曼濾波原理及穩(wěn)定性分析51-54
• 4.2.2 卡爾曼濾波在發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變量模型上的應(yīng)用54-57
• 4.2.3 傳感器故障下的狀態(tài)估計(jì)57
• 4.2.4 卡爾曼濾波器組設(shè)計(jì)57-59
• 4.3 傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真平臺(tái)建立59-60
• 4.4 檢測(cè)閾值確定60-61
• 4.5 傳感器故障檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真研究61-67
• 4.5.1 硬故障的檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真61-62
• 4.5.2 軟故障的檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真62-63
• 4.5.3 軟故障后發(fā)生硬故障的檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真63-64
• 4.5.4 連續(xù)軟故障的檢測(cè)、隔離與重構(gòu)仿真64-66
• 4.5.5 故障幅值的影響分析66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 全文工作總結(jié)69-70
• 5.2 未來(lái)工作展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76-77
• 作者簡(jiǎn)介77

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