[發明專利]基于LSTM和SVR模型的飛機輔助動力裝置的性能參數單步預測方法

有效

• 申請號: 201911018848.6
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110718001B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉連勝;劉曉磊;彭喜元;郭慶;劉大同
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

基于LSTM和SVR模型的飛機輔助動力裝置的性能參數單步預測方法，屬于航空航天技術領域，本發明為解決現有技術不能對飛機輔助動力裝置的性能參數進行預測的問題。本發明所述預測方法的具體過程為：通過飛機通信尋址與報告系統獲得飛機輔助動力裝置的在翼監測數據，從在翼監測數據中篩選出排氣溫度；對排氣溫度進行滑動平均預處理，將排氣溫度分為訓練集和測試集；采用訓練集分別訓練LSTM和SVR模型；采用卡爾曼濾波將LSTM和SVR模型融合，獲得融合模型；采用測試集對融合模型進行性能預測。本發明用于對飛機輔助動力裝置的性能參數進行預測。

技術領域

本發明涉及一種飛機輔助動力裝置的性能參數預測方法，屬于航空航天技術領域。

背景技術

飛機輔助動力裝置(Auxiliary Power Unit，APU)實質是一個小型的燃氣渦輪發動機，它可以對在地面的飛機單獨供給電力和壓縮空氣。飛機在地面起飛前，APU向飛機獨立地提供電力和壓縮空氣，保證客艙和駕駛艙內的照明和空調運行，并用來起動主發動機(大發)。起飛至爬升階段，APU繼續工作，發動機功率全部用于地面加速和爬升，改善起飛性能。爬升到一定高度后，APU關閉。空中停車(應急情況)時，當主發動機出現空中停車時，APU可在約12000米高度以下時起動，為發動機重起提供動力。降落后，由APU供應電力照明和空調，使主發動機提早關閉，從而節省了燃油，降低噪聲。APU是飛機上一個不可或缺的重要的系統。

然而APU在航班運行中故障率較高。此外，APU是飛機上除主發動機外，送修費用最高的附件，其科技含量也最高。

如果能夠對APU的性能參數進行估計和預測，提前預知APU的健康狀態，為APU視情維修提供支撐，則能最小化APU在其壽命期的維修費用，大幅提高航空公司的經濟效益，也能夠提高飛機運行正常率，安全性。

APU的性能參數能夠表征APU的性能，對于APU的狀態監測，各航空公司已經有各種狀態監測軟件能夠對輔助動力的性能參數進行監測并可視化，但是缺乏對其性能參數的預測與估計。

發明內容

本發明目的是為了解決現有技術不能對飛機輔助動力裝置的性能參數進行預測的問題，提供了一種基于LSTM和SVR模型的飛機輔助動力裝置的性能參數單步預測方法。

本發明所述基于LSTM和SVR模型的飛機輔助動力裝置的性能參數單步預測方法，該預測方法的具體過程為：

S1、通過飛機通信尋址與報告系統獲得飛機輔助動力裝置的在翼監測數據，從在翼監測數據中篩選出排氣溫度；

S2、對排氣溫度進行滑動平均預處理，將排氣溫度分為訓練集和測試集；

S3、采用S2獲得的訓練集分別訓練LSTM和SVR模型；

S4、采用卡爾曼濾波將LSTM和SVR模型融合，獲得融合模型；

S5、采用S2獲得的測試集對S4獲得的融合模型進行性能預測。

優選的，S1所述通過飛機通信尋址與報告系統獲得飛機輔助動力裝置的在翼監測數據的具體過程為：

對飛機通信尋址與報告系統的報文進行報文解析，獲得飛機輔助動力裝置的在翼監測數據。

優選的，S2所述將排氣溫度分為訓練集和測試集的具體方法為：

排氣溫度的數據集包括960個采樣數據點，將數據集按照73:27的比例劃分訓練集和測試集，訓練集為前701個樣本點，測試集為259個樣本點。

優選的，S3所述采用訓練集訓練LSTM的具體過程為：

令g(t)表示輸入元，h(t)表示輸出元，M表示記憶元，i(t)表示輸入控制門，O(t)表示輸出控制門，f(t)表示遺忘控制門；