涡扇发动机控制系统故障诊断与容错控制研究
发布时间：2021-11-23 20:45
作为涡扇发动机的核心系统,控制系统保证了发动机安全、可靠地工作,为飞机飞行提供推力。若控制系统发生故障,则很难达到期望的控制目标,甚至造成飞行事故。因此,为了减少维修费用,确保飞行的安全性,开展针对涡扇发动机控制系统的故障诊断与容错控制研究具有重要意义。本文以某型涡扇发动机为研究对象,采用拟合法建立小偏差模型,并通过伪逆法建立仿射参数依赖型的线性参数变化（Linear-Parameter-Varying,LPV）模型。当涡扇发动机控制系统发生故障时,需要快速、准确地进行诊断,并利用诊断出的故障信息进行容错控制,确保控制系统仍能正常工作,并满足一定的性能指标。为此,本文提出了一种基于线性分式变换（Linear Fractional Transformation,LFT）参数依赖的LPV故障估计器设计方法。首先,针对同时存在扰动、执行机构及传感器故障的涡扇发动机LPV模型,将LPV故障估计问题转化为基于LFT参数依赖的鲁棒H?控制问题。然后,基于S-过程,给出了低保守性的故障估计器存在的充分条件。此外,提出了具有自适应调度特性的LPV故障估计器的设计算法,设计出的估计...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 故障诊断与容错控制的研究现状
1.2.1 故障诊断的研究现状
1.2.2 故障估计的研究现状
1.2.3 容错控制的国内外研究现状
1.3 LPV系统故障估计与容错控制的研究现状
1.3.1 LPV系统故障估计的国内外研究现状
1.3.2 LPV系统容错控制的研究现状
1.4 航空发动机性能参数预测的研究现状
1.5 本文主要工作
2 涡扇发动机LPV模型的建立
2.1 引言
2.2 涡扇发动机状态空间模型
2.2.1 涡扇发动机小偏差模型
2.2.2 仿真与分析
2.3 涡扇发动机状态变量LPV模型
2.3.1 涡扇发动机仿射参数依赖型LPV模型
2.3.2 仿真与分析
2.4 本章小结
3 LFT参数依赖的涡扇发动机控制系统的故障估计
3.1 引言
3.2 问题描述
3.3 故障估计问题的可解条件
3.4 故障估计器的构造
3.5 仿真与分析
3.6 本章小结
4 基于虚拟执行器的涡扇发动机控制系统主动容错控制
4.1 引言
4.2 涡扇发动机的转速跟踪控制
4.3 基于虚拟执行器的主动容错控制
4.3.1 问题描述
4.3.2 虚拟执行器结构
4.3.3 重构闭环系统的分析
4.3.4 虚拟执行器设计
4.4 仿真与分析
4.5 本章小结
5 涡扇发动机气路性能参数的预测
5.1 引言
5.2 涡扇发动机气路性能参数预测模型的建立
5.2.1 相关性分析
5.2.2 相空间重构
5.2.3 性能参数预测算法
5.2.4 预测模型建立步骤
5.3 仿真与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应滑模观测器的航空发动机故障诊断[J]. 徐清诗,郭迎清. 航空计算技术. 2016(04)
[2]基于轨迹跟踪的线性时滞系统容错控制[J]. 赵石磊,郭红,刘宇鹏. 信息与控制. 2015(04)
[3]线性拟合法建立航空发动机状态变量模型[J]. 陆军,郭迎清,陈小磊. 航空动力学报. 2011(05)
[4]动态系统的故障诊断技术[J]. 周东华,胡艳艳. 自动化学报. 2009(06)
[5]容错控制理论及其应用[J]. 周东华,DingX. 自动化学报. 2000(06)
[6]必须加速发展实用性的容错系统[J]. 张翰英. 控制工程. 1986(04)
[7]动态系统的故障检测与诊断方法(综述)[J]. 叶银忠,潘日芳,蒋慰孙. 信息与控制. 1985(06)
博士论文
[1]LPV系统鲁棒变增益控制研究及其应用[D]. 李文强.国防科学技术大学 2009
[2]航空发动机故障诊断的融合技术研究[D]. 鲁峰.南京航空航天大学 2009
[3]LPV系统的鲁棒故障估计与主动容错控制[D]. 崔平.上海交通大学 2008
[4]基于智能技术的民航发动机故障诊断和寿命预测研究[D]. 郝英.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]航空发动机过渡状态线性变参数控制研究[D]. 张弛.沈阳工业大学 2017
[2]航空发动机气路性能参数趋势预测研究[D]. 徐亮.中国民用航空飞行学院 2016
[3]基于离散过程神经网络的航空发动机性能参数融合预测技术研究[D]. 张颉健.哈尔滨工业大学 2015
[4]微型涡喷发动机建模与故障诊断[D]. 崔鑫.南京航空航天大学 2015
[5]LPV系统的主动容错控制[D]. 陈华民.上海交通大学 2015
[6]线性参数变化系统的故障估计方法研究[D]. 王汉斌.上海交通大学 2015
[7]基于信息融合的航空发动机状态预测技术研究[D]. 姚威.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于混沌时间序列理论的民航发动机性能参数预测模型研究[D]. 张科星.中国民航大学 2009
本文编号：3514613
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 故障诊断与容错控制的研究现状
1.2.1 故障诊断的研究现状
1.2.2 故障估计的研究现状
1.2.3 容错控制的国内外研究现状
1.3 LPV系统故障估计与容错控制的研究现状
1.3.1 LPV系统故障估计的国内外研究现状
1.3.2 LPV系统容错控制的研究现状
1.4 航空发动机性能参数预测的研究现状
1.5 本文主要工作
2 涡扇发动机LPV模型的建立
2.1 引言
2.2 涡扇发动机状态空间模型
2.2.1 涡扇发动机小偏差模型
2.2.2 仿真与分析
2.3 涡扇发动机状态变量LPV模型
2.3.1 涡扇发动机仿射参数依赖型LPV模型
2.3.2 仿真与分析
2.4 本章小结
3 LFT参数依赖的涡扇发动机控制系统的故障估计
3.1 引言
3.2 问题描述
3.3 故障估计问题的可解条件
3.4 故障估计器的构造
3.5 仿真与分析
3.6 本章小结
4 基于虚拟执行器的涡扇发动机控制系统主动容错控制
4.1 引言
4.2 涡扇发动机的转速跟踪控制
4.3 基于虚拟执行器的主动容错控制
4.3.1 问题描述
4.3.2 虚拟执行器结构
4.3.3 重构闭环系统的分析
4.3.4 虚拟执行器设计
4.4 仿真与分析
4.5 本章小结
5 涡扇发动机气路性能参数的预测
5.1 引言
5.2 涡扇发动机气路性能参数预测模型的建立
5.2.1 相关性分析
5.2.2 相空间重构
5.2.3 性能参数预测算法
5.2.4 预测模型建立步骤
5.3 仿真与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应滑模观测器的航空发动机故障诊断[J]. 徐清诗,郭迎清. 航空计算技术. 2016(04)
[2]基于轨迹跟踪的线性时滞系统容错控制[J]. 赵石磊,郭红,刘宇鹏. 信息与控制. 2015(04)
[3]线性拟合法建立航空发动机状态变量模型[J]. 陆军,郭迎清,陈小磊. 航空动力学报. 2011(05)
[4]动态系统的故障诊断技术[J]. 周东华,胡艳艳. 自动化学报. 2009(06)
[5]容错控制理论及其应用[J]. 周东华,DingX. 自动化学报. 2000(06)
[6]必须加速发展实用性的容错系统[J]. 张翰英. 控制工程. 1986(04)
[7]动态系统的故障检测与诊断方法(综述)[J]. 叶银忠,潘日芳,蒋慰孙. 信息与控制. 1985(06)
博士论文
[1]LPV系统鲁棒变增益控制研究及其应用[D]. 李文强.国防科学技术大学 2009
[2]航空发动机故障诊断的融合技术研究[D]. 鲁峰.南京航空航天大学 2009
[3]LPV系统的鲁棒故障估计与主动容错控制[D]. 崔平.上海交通大学 2008
[4]基于智能技术的民航发动机故障诊断和寿命预测研究[D]. 郝英.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]航空发动机过渡状态线性变参数控制研究[D]. 张弛.沈阳工业大学 2017
[2]航空发动机气路性能参数趋势预测研究[D]. 徐亮.中国民用航空飞行学院 2016
[3]基于离散过程神经网络的航空发动机性能参数融合预测技术研究[D]. 张颉健.哈尔滨工业大学 2015
[4]微型涡喷发动机建模与故障诊断[D]. 崔鑫.南京航空航天大学 2015
[5]LPV系统的主动容错控制[D]. 陈华民.上海交通大学 2015
[6]线性参数变化系统的故障估计方法研究[D]. 王汉斌.上海交通大学 2015
[7]基于信息融合的航空发动机状态预测技术研究[D]. 姚威.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于混沌时间序列理论的民航发动机性能参数预测模型研究[D]. 张科星.中国民航大学 2009
本文编号：3514613
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