燃气轮机控制系统传感器故障诊断与信号重构方法研究

发布时间：2023-03-20 00:42

　　燃气轮机中控制系统通过传感器测量信号来实现对燃气轮机运行状态的监测,因此传感器测量信号的准确可靠是控制系统安全稳定运行的关键因素,为了提高控制系统的稳定性、安全性及可靠性,对传感器进行故障诊断、隔离及故障信号重构具有重要意义。本文以某重型燃气轮机为对象,针对控制系统传感器的故障诊断、隔离及故障信号重构开展了一系列研究,主要内容如下:(1)研究了某重型燃气轮机部件法建模基本原理,在整机模型的搭建过程中,提出使用改进的牛顿-拉夫逊算法提高非线性方程的计算效率,保证迭代结果的收敛。在此基础上,利用最小二乘拟合法得到该型燃气轮机线性化状态变量模型,动态仿真结果表明所拟合的线性模型精度较高。(2)在燃气轮机线性模型基础上,针对控制系统中单个传感器发生故障及多个传感器同时发生故障问题,设计了基于一组卡尔曼滤波器的传感器故障诊断系统,并通过粒子群优化算法(PSO)求取代价函数的最优值来确定最佳故障检测阈值,仿真试验验证了该故障诊断系统的可行性及有效性。进一步分析了传感器故障程度及测量噪声强度对故障诊断系统的影响,发现该诊断系统能检测出的最小故障通常为传感器测量噪声标准差的整倍数。(3)通过分析传感器...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
上标
下标
燃气轮机截面
缩略词
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 燃气轮机控制系统传感器故障诊断与信号重构研究现状
        1.2.1 故障诊断技术
        1.2.2 传感器故障诊断方法研究现状
        1.2.3 传感器信号重构方法研究现状
    1.3 本文研究工作与内容安排
第2章 燃气轮机数学模型
    2.1 引言
    2.2 燃气轮机部件法非线性模型
        2.2.1 建模假设
        2.2.2 物性参数模型
        2.2.3 部件特性模型
        2.2.4 基于改进Newton-Raphson法的平衡方程求解
        2.2.5 部件法建模流程图
        2.2.6 模型仿真结果与分析
    2.3 燃气轮机线性化模型
        2.3.1 基于最小二乘法的燃气轮机状态变量模型
        2.3.2 拟合结果及模型精度分析
    2.4 本章小结
第3章 基于燃气轮机模型的传感器故障诊断
    3.1 引言
    3.2 传感器故障分类
    3.3 传感器信号预处理
    3.4 基于卡尔曼滤波器的传感器故障诊断
        3.4.1 卡尔曼滤波原理
        3.4.2 卡尔曼滤波估计效果
        3.4.3 单个传感器故障诊断方法
        3.4.4 多个传感器故障诊断方法
        3.4.5 基于粒子群优化算法确定传感器故障诊断阈值
        3.4.6 传感器故障诊断仿真试验
        3.4.7 传感器故障程度及测量噪声强度对故障诊断的影响
    3.5 本章小结
第4章 基于相关性分析的燃气轮机传感器信号重构
    4.1 引言
    4.2 基于多元线性回归的故障信号重构
        4.2.1 多元线性回归原理
        4.2.2 故障信号重构仿真结果与分析
    4.3 基于核主成分分析的故障信号重构
        4.3.1 基于KPCA的故障信号重构原理
        4.3.2 故障信号重构仿真结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 研究总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3766329