文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 航空发动机故障诊断算法性能分析及参数优化

航空发动机故障诊断算法性能分析及参数优化

第47卷第1期2017年1月

航空计算技术

Aeronautical Computing Technique

Vol.47 No.1

Jan.2017航空发动机故障诊断算法性能分析及参数优化

王磊,郭迎清,孙浩

(西北工业大学动力与能源学院,陕西西安710072)

摘要:基于航空发动机故障诊断测试平台,通过蒙特卡洛仿真得到涡扇发动机部件、传感器及执行机构典型故障数据,经过参数换算、趋势监测、异常检测等过程进行故障诊断,采用加权最小二乘法实现故障隔离。利用故障诊断测试平台中的评估指标准则对诊断算法性能做出定量评估,采用遗传算法对虚警率、漏报率和K ap pa系数等关键参数进行优化。

关键词:故障诊断测试平台;K appa系数;参数优化

中图分类号:V233 文献标识码:A 文章编号:1671-654X(2017)01-0039-04

Performance Analysis and Parameter Optimization of Aero - engine Fault Diagnosis

W ANG Lei,GUO Ying-qing,SUN Hao

(School of Power and Energy,Northwestern Polytechnical University ,Xi an 710072 ,China)

Abstract:Based on Aero-engine Fault Diagnosis Test Rig,fault data of turbofan engine components,sen-sors and actuators were obtained by M onte C arlo simulation,and the fault diagnosis process included pa-rameter conversion,trend monitoring and anomaly detection.A weighted least squares method was used to realize the fault isolation.The performance of the algorithm was evaluated quantitatively using the evalua-tion criterion of the fault diagnosis test platform.The key parameters such as false alarm rate,false nega-tive rate and K appa coefficient were optimized utilizing genetic algorithm.

Key words:fault diagnosis test rig;K appa coefficient;parameter optimization

引言

航空发动机健康管理(Engine Health Management, EHM)可以使发动机性能更好、更易维修,更重要的是

提高了发动机的可靠性和飞机飞行的安全性[1_2]。以诊断算法为核心的故障诊断作为健康管理的重要组成 部分,其性能直接影响到健康管理的性能,所以诊断算 法性能显得非常重要。

目前国内外对航空发动机故障诊断已做了大量探 索与研究,并开发出了大量的诊断算法[3],从而算法间 的比较又成为新的问题。国外对这一问题已有相关的 研究[4_5],并有简单的验证[6],国内研究重点还在算法 的开发与验证,但也出现了针对这一问题的相关研究, 如西北工业工业大学开发的航空发动机故障诊断测试 平台,有效解决了算法开发阶段缺少故障原始数据的 问题,并且在统一评估准则下给出算法诊断性能的量 化值,从而解决不同算法横向比较的问题[7]。

本文借助已有的航空发动机故障诊断测试平台,通过蒙特卡洛仿真得到飞行历史数据,通过参数换算、

收稿日期:2017 -01 -09 修订日期:2017 -01 -17趋势监测、异常检测以及故障隔离等步骤进行故障检 测以及分类,并根据评估指标对算法做出评价。由于 诊断算法中的关键参数的选取与其诊断性能密切相 关,如在趋势监测部分的指数移动平均算法中的权重 因子直接影响评估体系中虚警率、漏报率等。重点研 究通过选取评估指标建立优化目标函数,利用遗传算 法实现参数优化,使得算法性能更优。

1诊断算法

故障诊断过程如图1,包括5个步骤[5] :1)参数换 算;2)趋势监测;3)异常检测;4)故障隔离;5)结果记录。

首先依据发动机风扇进口总温八和总压P2将测 量参数换算到设计点,测量参数包括风扇、压气机转速 '和%,增压级出口总压/^、高压压气机出口静压 弋3,增压级出口总温八4、高压压气机出口总温r3。及低 压涡轮进口总温7;5。

1.1趋势监测与异常检测

对于每台发动机每次飞行中测量到的换算参数与

作者简介:王磊(1966 -),女,辽宁大连人,博士,主要研究方向为航空发动机控制与仿真。

相关文档