基于快速原型的航空发动机健康管理系统研究

摘要

航空发动机健康管理技术可以有效提高发动机的安全性、可靠性，降低维护费用，缩短维护时间。目前，航空发动机气路在线监视和性能参数估计技术已成为实现发动机健康管理的重要手段。近年来发展出来的快速原型开发技术对提高系统开发效率、验证方案可行性提供了很好的解决方案，本文采用快速原型技术，研究了健康管理系统。
　　论文分析了国内外健康管理系统的需求，提出了发动机健康管理系统仿真与验证平台的总体需求，并进行了系统结构设计。采用快速原型技术对已有的部件级模型进行集成，并在此基础上建立了发动机模拟器，实现了对部件故障和传感器故障的模拟。
　　建立了机载状态变量模型，使用卡尔曼滤波器对性能参数进行自适应估计。基于发动机非线性模型设计了常增益扩展卡尔曼滤波器，对发动机性能蜕化参数进行估计，减少了算法执行时间。
　　在图形化开发环境中，对在线健康管理系统进行了开发与实现，研究了快速原型平台上的通信技术，设计了用于机载的实时健康管理系统。该系统具有发动机状态监控、气路部件故障诊断与性能参数估计的功能。研究了快速原型的代码生成技术，对图形化程序进行了代码生成与移植试验。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 航空发动机健康管理技术发展现状

1.3 快速原型开发技术

1.4 本文主要研究内容

第二章 健康管理系统仿真验证平台设计

2.1 虚拟仪器简介

2.2 发动机健康管理平台设计

2.3 健康管理快速原型系统开发过程

2.4 快速原型接口编程

2.5 本章小结

第三章 发动机机载模型与故障模型

3.1 引言

3.2 发动机非线性模型

3.3 发动机机载实时模型

3.4 发动机故障模型

3.5 本章小结

第四章 发动机气路健康参数估计

4.1 引言

4.2 传感器选取

4.3 卡尔曼滤波器

4.4 扩展卡尔曼滤波器

4.5 线性与非线性卡尔曼估计方法比较

4.6 本章小结

第五章 健康管理系统设计与仿真

5.1 发动机模拟器实时运行环境

5.2 机载健康管理快速原型环境

5.3 健康管理系统快速原型软件设计

5.4 在线状态监视与健康参数估计仿真

5.5 C代码生成

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要工作总结

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