發(fā)布時間：2022-02-19 08:33

　　航空發(fā)動機的安全、高效運行依賴于發(fā)動機控制系統(tǒng),而控制系統(tǒng)是以傳感器測量信號為基礎(chǔ)進(jìn)行工作。由于航空發(fā)動機的工作環(huán)境非常惡劣,傳感器通常直接暴露在高溫、高壓、強振動中。這使得傳感器非常容易發(fā)生故障,對發(fā)動機的運行安全造成威脅。為了提升航空發(fā)動機安全性和可靠性,本文以航空發(fā)動機的平衡流形展開模型為對象,結(jié)合滑模理論、分?jǐn)?shù)階微積分理論對航空發(fā)動機的傳感器故障診斷和容錯控制技術(shù)進(jìn)行了研究。主要工作內(nèi)容如下:1.以某型大涵道比渦扇發(fā)動機的非線性部件級模型為對象,通過辨識建立相應(yīng)的平衡流形展開模型。為之后的故障診斷與容錯控制研究奠定基礎(chǔ)。2.基于航空發(fā)動機的平衡流形展開模型設(shè)計滑模觀測器,利用觀測器的輸出估計與對象的實際輸出進(jìn)行比較生成殘差,通過殘差的變化進(jìn)行故障檢測。為了減少虛警率和漏警率,采用了自適應(yīng)閾值。然后通過設(shè)計一組滑模觀測器生成結(jié)構(gòu)化的殘差,通過殘差的變化能夠判斷故障發(fā)生源,達(dá)到故障隔離的目的。3.基于航空發(fā)動機的平衡流形展開模型設(shè)計了一種分?jǐn)?shù)階積分滑模觀測器,利用狀態(tài)估計誤差系統(tǒng)處于滑動模態(tài)時,滑模觀測器的等效輸出誤差注入實現(xiàn)對故障的準(zhǔn)確估計。與滑模觀測器和積分滑�？刂破鞯墓收现貥�(gòu)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖

圖 2.2 平衡流形擬合3. 動態(tài)建模平衡流形展開模型的動態(tài)建模是獲取模型在不同平衡點的動態(tài)系數(shù)，然后利用調(diào)度參數(shù)行整合。在單個平衡點上，平衡流形展開模型與線性模型等效：111 12 1 1221 22 2 212 13 31 32 2 346 41 42 4=1 0 00 1 0ffNa a N bWNa a N bNN NWP c c N dT c c d (2因此，可以通過偏導(dǎo)數(shù)法[59]或擬合法[60]得到其在該平衡點上的動態(tài)系數(shù)。偏導(dǎo)數(shù)法通過對系狀態(tài)量和輸入量逐個進(jìn)行小幅度擾動，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的變化量可計算出動態(tài)參數(shù)。該方法容實現(xiàn)但精度較低，而且對于平衡流形展開模型的建模而言需要多次運行仿真，實際使用并不

14圖 2.3 動態(tài)系數(shù)擬合4. 建模精度檢驗在開環(huán)條件下，對渦扇發(fā)動機的部件級模型和平衡流形展開模型進(jìn)行加減速仿真。輸入號為：設(shè)定主燃油流量從 60%提高到 100%再降低至 80%，每次階躍 5%，階躍后保持 10 秒仿真結(jié)果見圖 2.4~圖 2.7。從圖中可以看到，在擬合的工作范圍內(nèi)，部件級模型和平衡流形開模型的輸出相當(dāng)吻合。穩(wěn)態(tài)相對誤差都保持在 0.2%以內(nèi)；除去少數(shù)幾個處于擬合范圍邊沿工作點，動態(tài)相對誤差也很�。猴L(fēng)扇轉(zhuǎn)速1N 小于 0.3%、高壓壓氣機轉(zhuǎn)速2N 小于 0.1%、高壓氣機出口壓力3P 小于 0.5%、低壓渦輪出口溫度46T 小于 0.6%。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空發(fā)動機故障檢測技術(shù)研究[J]. 殷鍇,鐘詩勝,那媛,李臻.  航空發(fā)動機. 2017(01)
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[9]基于非線性系統(tǒng)平衡流形的某型渦扇發(fā)動機建模研究[J]. 胡衛(wèi)紅,李述清,孫健國.  航空動力學(xué)報. 2010(01)
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博士論文
[1]民用渦扇發(fā)動機在線健康診斷關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張書剛.西北工業(yè)大學(xué) 2014
[2]基于平衡流形展開模型的航空發(fā)動機非線性控制方法研究[D]. 趙輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)辨識與控制器設(shè)計研究[D]. 李旺.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[4]分?jǐn)?shù)階微積分濾波原理、應(yīng)用及分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)辨識[D]. 李遠(yuǎn)祿.南京航空航天大學(xué) 2007

碩士論文
[1]渦軸發(fā)動機控制系統(tǒng)傳感器故障診斷與容錯控制[D]. 潘陽.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]小型航空發(fā)動機傳感器容錯控制技術(shù)研究[D]. 劉漢斌.哈爾濱工程大學(xué) 2011



本文編號：3632569