本文關(guān)鍵詞：微型渦噴發(fā)動機建模與故障診斷

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【摘要】：航空發(fā)動機故障診斷是實現(xiàn)發(fā)動機視情維護、降低使用維護成本、保證飛行安全的重要手段,是研究航空發(fā)動機健康管理系統(tǒng)的主要內(nèi)容之一。本文基于微型渦噴發(fā)動機研究數(shù)學(xué)模型的建立、氣路部件和傳感器故障的診斷與區(qū)分,并設(shè)計進氣道堵塞故障臺架試車試驗對氣路部件故障診斷算法進行驗證。首先,建立了微型渦噴發(fā)動機慢車以上非線性部件級模型和小偏差線性化模型,并通過試車數(shù)據(jù)和仿真實驗分別驗證了部件級模型和線性化模型的有效性。然后,本文基于魯棒H∞濾波重點研究并設(shè)計了氣路部件故障診斷系統(tǒng)、傳感器故障診斷系統(tǒng)以及針對可能同時出現(xiàn)這兩種類型故障的聯(lián)合故障診斷系統(tǒng)。其中,氣路部件的故障診斷系統(tǒng)分為兩個模塊,分別實現(xiàn)氣路部件故障的檢測、報警與故障的隔離、估計;傳感器故障診斷系統(tǒng)為每個傳感器設(shè)計一個魯棒濾波器,通過濾波殘差范數(shù)與閾值進行比較,準(zhǔn)確地判斷出發(fā)生故障的傳感器;氣路部件和傳感器聯(lián)合故障診斷系統(tǒng)將部件健康參數(shù)增廣到狀態(tài)量中,隔離其對輸出的影響,首先判斷出發(fā)生故障的傳感器,再通過發(fā)生故障的傳感器所對應(yīng)的狀態(tài)觀測器觀測出氣路部件健康參數(shù)的蛻化量。同時,文中還通過仿真驗證了這三種故障診斷系統(tǒng)都能診斷出對應(yīng)的發(fā)動機故障。最后,通過在發(fā)動機進氣前添加進氣缸、并在進氣缸的進氣口處添加面積可控的擋板,設(shè)計了進氣道堵塞作為氣路部件故障進行臺架試車試驗。通過對臺架試驗數(shù)據(jù)的分析和處理,從定性和定量兩個角度論證了發(fā)動機存在進氣堵塞故障,驗證了氣路部件故障診斷算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：微型渦噴發(fā)動機 故障診斷 非線性部件級模型 線性化模型 氣路部件故障 傳感器故障 進氣道堵塞
【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】：2015
【分類號】：V263.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.1.1 航空發(fā)動機故障診斷的意義14
• 1.1.2 航空發(fā)動機故障診斷的任務(wù)和難點14-15
• 1.2 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16
• 1.4 微型渦噴發(fā)動機16-18
• 1.5 本文內(nèi)容安排18-20
• 第二章 微型渦輪噴氣發(fā)動機部件級數(shù)學(xué)模型及其線性化模型20-37
• 2.1 微型渦輪噴氣發(fā)動機部件級建模簡介20-21
• 2.1.1 微型渦輪噴氣發(fā)動機物理模型20-21
• 2.1.2 部件級建模簡介和假設(shè)21
• 2.2 沿流程各部件的氣動熱力學(xué)計算21-28
• 2.2.1 進氣道22
• 2.2.2 壓氣機22-25
• 2.2.3 燃燒室25
• 2.2.4 渦輪25-27
• 2.2.5 尾噴管27-28
• 2.3 發(fā)動機的共同工作方程28-32
• 2.3.1 共同工作方程的選取28-29
• 2.3.2 共同工作方程的求解29-32
• 2.4 部件級模型驗證32-33
• 2.5 擬合法建立發(fā)動機小偏差線性模型33-36
• 2.5.1 擬合法建立線性化模型的原理33-34
• 2.5.2 仿真驗證34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于魯棒H∞濾波器的微型渦噴發(fā)動機氣路部件故障診斷37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 氣路部件故障診斷模型37-38
• 3.2.1 氣路部件故障的模擬37-38
• 3.2.2 包含健康參數(shù)的線性化模型38
• 3.3 氣路部件故障診斷系統(tǒng)38-44
• 3.3.1 故障檢測報警模塊39-43
• 3.3.2 故障隔離估計模塊43-44
• 3.4 仿真算例44-52
• 3.4.1 點A處故障檢測與報警44-47
• 3.4.2 點A處故障部件故障隔離與估計47-48
• 3.4.3 點B、C、D處故障檢測與報警、故障隔離與估計48-50
• 3.4.4 故障檢測模塊對野值的魯棒性50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于魯棒H∞濾波的發(fā)動機傳感器故障診斷53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 發(fā)動機傳感器故障分析與模擬53-55
• 4.2.1 發(fā)動機傳感器典型故障類型與模擬53-54
• 4.2.2 發(fā)動機傳感器故障對氣路部件故障診斷的影響54-55
• 4.3 發(fā)動機傳感器故障的診斷與重構(gòu)55-60
• 4.3.1 發(fā)動機傳感器故障診斷規(guī)則55-57
• 4.3.2 發(fā)動機傳感器故障診斷仿真57-60
• 4.4 發(fā)動機傳感器故障和氣路部件故障的診斷區(qū)分60-64
• 4.4.1 傳感器故障和氣路部件故障聯(lián)合診斷系統(tǒng)60-62
• 4.4.2 傳感器故障和氣路部件聯(lián)合故障診斷系統(tǒng)仿真驗證62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 微型渦噴發(fā)動機進氣道堵塞故障診斷臺架試驗66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 進氣道堵塞故障模擬66-67
• 5.3 臺架試驗設(shè)計和實現(xiàn)67-69
• 5.4 臺架試車試驗和故障診斷69-77
• 5.4.1 臺架試車試驗步驟和數(shù)據(jù)69-71
• 5.4.2 實驗數(shù)據(jù)分析和故障診斷71-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-81
• 6.1 工作總結(jié)78-79
• 6.2 工作展望79-81
• 參考文獻81-86
• 致謝86-87
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

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4 李t，

本文編號：974864