航空发动机执行机构故障诊断与容错控制

摘要

针对航空发动机执行机构进行故障诊断和容错控制的研究对提高发动机控制系统安全性和可靠性具有重要意义。相比于把执行机构回路看作一个整体的其它方法，本文利用支持向量回归机的方法，成功区分了执行机构回路中执行机构故障和LVDT传感器故障。
　　以某型涡扇发动机为研究对象，通过其部件级模型取得训练样本，然后采用支持向量回归机的方法，建立了发动机主燃油流量估计模型。建模过程中考虑了支持向量机中非常关键的不同损失函数、不同核函数以及不同参数寻优方法的选择问题，同时分析了不同参数对建模结果的影响，并在飞行包线的多个区域试验得出了稳态、动态工况下所建SVR模型的精度。
　　为了实现对发动机执行机构回路故障的诊断，在VC++编程环境中使用SVR模型和执行机构回路简单数学模型构建了主燃油执行机构回路故障诊断系统。分别在发动机开环、闭环状态下完成了对执行机构故障和LVDT传感器故障的检测，试验结果表明该故障诊断系统能够成功地区分出执行机构故障和LVDT传感器故障。本文还分析了执行机构输入噪声和传感器测量噪声对故障诊断系统的影响。最后针对主燃油执行机构回路故障提出了加入前馈环节的改进 PID容错控制方案，实现了对发动机执行机构回路故障的容错控制。

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注释表

缩略词

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 故障诊断与容错控制技术研究方法

1.3 执行机构故障诊断与容错控制技术研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 发动机主燃油执行机构控制原理

2.1 发动机主燃油流量控制装置

2.2 发动机主燃油流量控制原理

2.3 本章小结

第三章 基于SVR的主燃油流量估计模型

3.1 支持向量回归机

3.2 模型输入输出参数及训练样本

3.3 参数寻优

3.4 模型建立及验证

3.5 本章小结

第四章 主燃油执行机构回路故障诊断

4.1 主燃油执行机构回路故障的数学描述

4.2 基于SVR的发动机主燃油执行机构回路故障诊断方案

4.3 主燃油执行机构回路故障诊断试验

4.4 不同噪声对故障诊断系统的影响

4.5 本章小结

第五章 发动机执行机构回路故障的容错控制

5.1 PID控制器对执行机构故障的容错性

5.2 增加前馈环节的PID控制器

5.3 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文