航空发动机执行机构故障诊断方法及含实物仿真研究

发布时间：2017-08-31 04:05

  本文关键词：航空发动机执行机构故障诊断方法及含实物仿真研究

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【摘要】：航空发动机执行机构故障会对发动机控制系统的正常运行产生直接影响。为了保证控制系统的安全可靠工作,本文针对主燃油执行机构回路展开故障诊断与容错控制技术研究,并进行了半物理仿真试验验证。首先以某型涡扇发动机部件级模型为研究对象,基于发动机主燃油执行机构小闭环回路进行燃油量的阶跃响应试验,建立执行机构简单数学模型;然后基于支持向量回归机原理建立主燃油流量估计模型;结合这两个模型设计主燃油执行机构回路故障诊断系统,在发动机不同稳态工况下,完成对执行机构回路中不同故障模式的检测和定位,并以PID控制作为容错方法对诊断出的故障信号进行隔离和重构。为了快速高效地完成执行机构回路故障诊断试验任务,结合LabVIEW软件开发环境和CompactRIO硬件平台,设计了故障诊断系统控制器快速原型仿真平台,实现对回路中的油针位置、转速的控制以及对温度、压力等信号量的采集。最后综合快速原型控制器和实验室现有的软硬件资源,搭建半物理仿真试验平台,展开对主燃油执行机构回路故障诊断及容错控制系统的仿真试验。试验结果表明,在发动机稳态工况下,本文设计的执行机构故障诊断与容错控制系统能够快速准确地诊断出回路中的执行机构故障和LVDT传感器故障,并具有良好的容错效果,同时也验证了所设计的半物理仿真平台的有效性。本文的研究工作为该诊断算法运用于真实发动机执行机构的故障诊断中奠定了试验基础。
【关键词】：航空发动机 执行机构 故障诊断 容错控制 支持向量回归机 快速原型 半物理仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 执行机构故障诊断与容错控制概述12-14
• 1.2.1 故障诊断与容错控制技术研究现状12-14
• 1.2.2 执行机构故障诊断与容错控制技术研究现状14
• 1.3 半物理仿真在航空发动机数控系统中的应用14-16
• 1.4 本文研究内容16-18
• 第二章 建立执行机构模型和发动机逆模型18-28
• 2.1 发动机部件级模型简介18-19
• 2.2 执行机构数学模型的建立19-20
• 2.3 主燃油流量估计模型的建立20-26
• 2.3.1 支持向量回归机原理21-23
• 2.3.2 样本选取与参数寻优23-24
• 2.3.3 模型建立与精度验证24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 执行机构故障诊断与容错控制系统28-38
• 3.1 执行机构回路故障的一般描述28-29
• 3.1.1 执行机构故障28-29
• 3.1.2 LVDT传感器故障29
• 3.2 基于SVR的发动机主燃油执行机构回路故障诊断方案29-31
• 3.3 主燃油执行机构回路故障诊断与容错控制数字仿真31-37
• 3.3.1 执行机构故障的数字仿真31-34
• 3.3.2 LVDT传感器故障的数字仿真34-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 快速原型控制器的设计38-51
• 4.1 快速原型控制技术概述38-39
• 4.2 仿真平台的总体设计39-41
• 4.2.1 开发平台选择39-40
• 4.2.2 需求分析与方案设计40-41
• 4.3 快速原型控制器的硬件平台41-44
• 4.3.1 硬件模块选择41-42
• 4.3.2 信号调理模块与硬件实物42-44
• 4.4 快速原型控制器的软件设计44-50
• 4.4.1 控制器快速原型程序架构44-46
• 4.4.2 控制器回路程序设计分析46-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 执行机构故障诊断与容错控制的半物理仿真试验51-61
• 5.1 半物理仿真平台简介51-53
• 5.2 线路说明与参数标定53-55
• 5.3 半物理仿真试验55-60
• 5.3.1 油针位置闭环控制试验55
• 5.3.2 转速闭环控制试验55-56
• 5.3.3 执行机构回路故障诊断与容错控制试验56-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

【参考文献】

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本文编号：763335