隨著渦扇發(fā)動機的規(guī)模和體積越來越大,內部各部件的復雜度和耦合度也越來越高,渦扇發(fā)動機在運行期間發(fā)生故障的概率也越來越大,因此準確預測渦扇發(fā)動機剩余壽命的方法已經成為研究熱點。哈爾濱工業(yè)大學已經開發(fā)了既可以用于支持各項能力試驗也可以用于信息化分布測試的基礎平臺（HIT-Joint Test Platform,簡稱H-JTP）,為聯(lián)合試驗提供虛擬的試驗環(huán)境以及試驗所需要的相關資源。目前,該平臺缺少渦扇發(fā)動機剩余壽命預測的算法,為此,本課題開展了適用于聯(lián)合試驗平臺的渦扇發(fā)動機剩余壽命預測算法的研究工作,并開發(fā)了渦扇發(fā)動機剩余壽命預測模型訓練軟件以及基于聯(lián)合實驗平臺的剩余壽命預測組件。論文的主要工作如下:1、研究了基于數(shù)據(jù)驅動的渦扇發(fā)動機剩余壽命預測算法,根據(jù)實驗分析可知,基于CNN-JANET渦扇發(fā)動機剩余壽命預測模型是精確度最高的。2、針對CNN-JANET算法開發(fā)框架不能適用H-JTP平臺的問題,提出了結合主成分分析（PCA）和極限梯度提升（XGBoost）的渦扇發(fā)動機剩余壽命預測模型。該模型利用PCA可以減小數(shù)據(jù)量和XGBoost對特征并行計算并預剪枝的特點,兼顧計算精度的同時,縮短訓... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于數(shù)據(jù)驅動的渦扇發(fā)動機剩余壽命預測算法研究框架

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-11-行都是一系列具有合理線性過渡期的飛行條件的組合，以允許渦扇發(fā)動機從一個飛行狀態(tài)改變到下一個飛行狀態(tài)。C-MAPSS模擬器仿真的渦扇發(fā)動機系統(tǒng)內部結構簡圖截面如圖2-2所示。C-MAPSS模擬器為了方便用戶操作，設計了非常人性化的GUI界面，在界面上包括許多可直接編輯的輸入?yún)?shù)，設置好高度、馬赫數(shù)以及油門桿角度PLA值，并通過該模擬器配置不同的操作參數(shù)，用戶就可以直接方便地得到兩種不同的操作模式的渦扇發(fā)動機模型：第一種為單一操作模式渦扇發(fā)動機模型，該模型為理想情況下渦扇發(fā)動機飛行模型，僅僅考慮飛行時通過改變燃油流量來改變飛行狀態(tài)；第二種是多操作模式渦扇發(fā)動機模型，該模型不僅考慮燃油流量對飛機狀態(tài)帶來的內部影響，同樣考慮飛行過程中改變增壓級后可調放氣閥門開度和高壓壓氣機前靜子可調葉片角度來影響飛行速度。除此之外，模擬器考慮到因本身機械系統(tǒng)內部各部件震動在渦扇發(fā)動機的工作環(huán)境產生大量的噪聲，在模擬生成的渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)中的一些參數(shù)中添加了高斯白噪聲。最后將生成的生成渦扇發(fā)動機全周期狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為訓練集，渦扇發(fā)動機非全周期狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為測試集，真實剩余壽命壽命數(shù)據(jù)作為評估模型的參考數(shù)據(jù)。圖2-2C-MAPSS模擬的渦扇發(fā)動機截面簡圖在生成的渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)集中，共有二十六列數(shù)據(jù)，其中第一列為渦扇發(fā)動機序號；第二列為運行周期；第三列至第五列為飛行參數(shù)，依次代表飛行高度、馬赫數(shù)和油門解算器角度；第六列到第二十六列為狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，飛行參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)的物理含義如表2-1所示，表示渦扇發(fā)動機內部各關鍵位置的物理參量。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-13-差。因此，對于生成的數(shù)據(jù)的結構分析和預處理是渦扇發(fā)動機剩余壽命預測的前提和必要步驟。2.3.1數(shù)據(jù)結構分析首先對渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的內容結構進行初步分析，快速剔除無關參數(shù)以避免因渦扇發(fā)動機剩余壽命預測模型的數(shù)據(jù)輸入維度不合理對渦扇發(fā)動機預測精度造成影響。圖2-3是單操作渦扇發(fā)動機模型的模型飛行參數(shù)變化趨勢，從圖2-3中可以看出，操作參數(shù)1和2隨時間的變化呈現(xiàn)無規(guī)則變化的趨勢，而操作參數(shù)3則為恒定無變化，由此可知，這三個飛行參數(shù)與渦扇發(fā)動機剩余壽命預測沒有太大關聯(lián)，因此這三個飛行參數(shù)應予剔除。(a)(b)(c)圖2-3單操作模式渦扇發(fā)動機模型飛行參數(shù)變化趨勢圖2-4為單操作模式渦扇發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)變化趨勢。從圖中可以看出狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)s1，s5，s6，s10，s16，s18，s19呈現(xiàn)恒定或離散趨勢，認為對渦扇發(fā)動機的剩余壽命變化沒有影響，應剔除s1，s5，s6，s10，s16，s18，s19。圖2-4單操作模式渦扇發(fā)動機模型狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)變化趨勢

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本文編號：3473885