[發明專利]一種航空發動機氣路故障的融合診斷方法

有效

• 申請號: 201410380666.4
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104200062B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 魯峰;王亞凡;黃金泉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01M15/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種航空發動機氣路故障的融合診斷方法，包括以下步驟：

步驟1),建立發動機狀態變量模型；

步驟2),采集發生氣路故障的發動機在飛行包線內進入準穩態時的風扇轉速N_L的傳感器測量值、壓氣機轉速N_H的傳感器測量值、壓氣機出口總壓P₃的傳感器測量值、內涵出口總溫T₆的傳感器測量值作為該發動機發生氣路故障時的氣路數據；

步驟3),根據得到的發動機狀態變量模型與發生氣路故障的發動機的[N_L，N_H，P₃，T₆]傳感器測量值，利用卡爾曼濾波器和類電磁機制算法，求解出最優粒子；

步驟3.1)，隨機從可行域中產生N個粒子；

步驟3.2)，計算每一個粒子的目標函數值；

步驟3.3)，針對每一個粒子，根據其目標函數值求得其電荷量；

步驟3.4)，針對每一個粒子，根據其電荷量計算出作用在該粒子上的合力；

步驟3.5)，針對每一個粒子，根據作用在該粒子上的合力計算出其移動步長，并且使該粒子以所述移動步長移動；

步驟3.6)，按照預先設定的最大迭代次數重復執行步驟3.2)至步驟3.5)；

步驟3.7)，計算每一個粒子的目標函數值，選擇目標函數值最小的粒子作為最優粒子；

步驟4),根據最優粒子求得發生氣路故障的發動機的[N_L，N_H，P₃，T₆]傳感器偏置值與氣路部件健康參數。

2.如權利要求1所述的航空發動機氣路故障的融合診斷方法，其特征在于，所述步驟1)中建立發動機狀態變量模型的具體步驟如下：

步驟1.1)，根據發動機氣動熱力學特性和典型的部件特性數據建立發動機部件級模型；

步驟1.2)，根據建立的發動機部件級模型采用小擾動法與擬合法相結合的方法求解發動機狀態變量模型。

3.如權利要求1所述的航空發動機氣路故障的融合診斷方法，其特征在于，步驟3.2)中所述計算每一個粒子的目標函數值的具體步驟如下：

步驟3.2.1)，將發生氣路故障的發動機的[N_L，N_H，P₃，T₆]傳感器測量值分別減去每一個粒子的[N_L，N_H，P₃，T₆]傳感器偏置向量，所得結果分別輸入到卡爾曼濾波器中進行發動機氣路部件故障診斷，得到每一個粒子對應的氣路部件健康參數；

步驟3.2.2)，將每一個粒子的傳感器偏置向量和其對應的氣路部件健康參數分別輸入到發動機狀態變量模型、將其輸出值與發生氣路故障的發動機的[N_L，N_H，P₃，T₆]傳感器測量值作差后，根據以下公式求得每一個粒子的目標函數值：

$J_i={\left\{\underset{j=1}{\overset{4}{\Σ}}{\[\frac{{\left({\hat{y}}_i\right)}_j-y_j}{W_j}\]}^2\right\}}^{\frac{1}{2}}$

其中，J_i是第i個粒子的目標函數值，σ_j是第j個傳感器中噪聲的標準偏差，k是選定的偏移向量的非零項個數，W_j是第j個傳感器的懲罰因子，是發動機狀態變量模型的輸出值，y_j是發生氣路故障的發動機的[N_L，N_H，P₃，T₆]傳感器測量值。