某型涡扇发动机控制系统传感器故障诊断研究

研究利用卡尔曼滤波器及多重故障假设检验方法来检测某发动机控制系统传感器硬、软故障,并实现故障传感器的输出重构。给出了传感器故障诊断原理及算法,针对传感器常见典型故障进行了故障诊断过程仿真。仿真结果表明,所研究的方法能及时、有效的检测到故障传感器,并对其进行隔离和重构,没有发生误报和漏报现象。      

涡扇发动机传感器故障诊断的快速原型实时仿真

为快速高效地完成涡扇发动机传感器故障诊断算法的硬件在环仿真试验,构建了以NI CompactRIO为核心的传感器故障诊断系统的快速原型实时仿真平台.基于一簇卡尔曼滤波器,在LabVIEW编程环境中建立了传感器故障诊断系统.分别在涡扇发动机模型稳态和动态工作时完成了对单个传感器故障的检测、隔离和重构的硬件在环仿真试验并验证了算法精度.经过大量试验,结果表明:基于卡尔曼滤波器理论的诊断算法能在传感器故障情况下确保控制系统安全运行,诊断精度最高可达1.4%;同时表明,该快速原型实时仿真平台的设计是成功的.研究工作为发动机传感器故障诊断系统的半物理仿真试验奠定了基础.      

航空发动机双重传感器故障诊断逻辑研究

针对航空发动机控制系统的双重传感器故障,提出了一种采用双路容错设计的卡尔曼滤波器故障检测隔离系统.故障检测隔离系统由一系列卡尔曼滤波器组成,每个滤波器都假定2路传感器故障,而以故障支路外的测量值作为输入量.当双重传感器故障发生时,只有不包含故障传感器信息的滤波器保持较低的估计残差,其他滤波器都会产生较大的估计残差,如此双重传感器故障便可以被隔离.利用滤波器组估计残差的特征,进一步设计合理的运算逻辑,系统就可以同时对传感器单一故障进行检测和隔离.为了验证故障诊断系统的有效性,在发动机慢车状态分别对传感器发生双重故障和单一故障的情况进行仿真.仿真结果表明:故障诊断系统能够准确有效地对传感器双重故障和单一故障进行检测和隔离.      

航空发动机控制系统传感器FDIA系统仿真

基于卡尔曼滤波器组,建立了航空发动机控制系统传感器故障诊断系统,实现了对单个传感器故障的检测、隔离与重构(FDIA),确保了发动机控制系统即使在传感器故障发生的情况下,依然能安全可靠地工作.同时利用Simulink建立一个通用的发动机传感器故障诊断仿真平台,在此仿真平台上,对故障的诊断进行仿真验证,并分析了测量噪声对故障诊断系统性能的影响,为发动机在线传感器故障诊断系统的实现提供理论依据.      

检测滤波器在FADEC系统传感器FDI中的应用研究

研究将检测滤波器应用于全权限航空发动机控制系统(FADEC)的传感器故障检测和隔离(FDI).完整设计了针对于某型FADEC系统传感器的检测滤波器系统, 然后利用非线性发动机模型进行了仿真。数字仿真结果表明, 检测滤波器是十分有效的。      

基于观测器的传感器故障检测方法对比分析

针对航空发动机传感器故障检测方法的适用范围缺乏量化数据问题，提出以故障检测性能指标为依据，对基于卡尔曼 滤波器和基于自适应滑模观测器的故障检测方法适用性进行对比分析。分别设计了基于卡尔曼滤波器的残差生成和自适应滑模观 测器的故障估计检测方法，根据故障检测策略实现故障检测；以蒙特卡罗法生成随机故障，对比分析在故障和干扰同时存在的情况 下2 种方法的故障检测效果和适用范围；基于DGEN 380 发动机进行仿真，仿真结果表明：基于卡尔曼滤波器的故障检测方法对高 斯噪声的处理能力较强，但故障检测率不足50%，尤其是针对软故障效果较差；而基于滑模观测器的故障检测方法在不考虑测量噪 声的情况下，针对软硬故障检测的效果均较好，但处理传感器测量噪声的能力较差。     

基于混合卡尔曼滤波器组故障传感器定位方法

为了在发动机性能蜕化与传感器故障并存的情况下实现故障传感器的定位与部件蜕化情况的估计,并实现故障诊断基准数据的修正,构建了1种包含了机载模型与线性卡尔曼滤波器的组合结构混合卡尔曼滤波器组。该卡尔曼滤波器组能够在之前所描述的故障/蜕化耦合情况下定位故障传感器,并得到较为准确的部件蜕化估计结果。为了验证了混合卡尔曼滤波器组的有效性,进行了相关仿真。仿真结果表明:混合卡尔曼滤波器组能够在发动机动态过程中遭遇传感器故障与部件蜕化并存的情况下完成故障定位与蜕化估计。     

航空发动机燃油调节执行机构及其传感器的故障诊断与半物理仿真

为了提高航空发动机控制系统的可靠性,针对航空发动机燃油调节执行机构回路,提出了一种基于执行机构数学模型及发动机燃油逆映射模型的故障诊断方法,以实现对执行机构自身故障及其线性可变差动变压器(LVDT)位移传感器故障的检测和隔离。基于非线性回归方法极端学习机(ELM)算法建立了发动机燃油逆映射模型,保证了燃油估计的精度和实时性。为了验证该方法的可行性和有效性,以涡扇发动机主燃油调节执行机构为研究对象,在半物理仿真试验平台上进行了故障诊断的半物理仿真试验。结果表明,该故障诊断方法能快速准确地检测并区分出幅值在2%以上的执行机构故障和LVDT传感器故障。     

基于双重卡尔曼滤波器的发动机故障诊断

提出了一种基于双重卡尔曼滤波器的航空发动机健康参数估计方法,实现了传感器发生故障情况下发动机故障的准确诊断.采用发动机动态工作点的测量数据,解决了可测量参数偏少导致故障诊断困难的问题;球面采样平方根UKF(UnscentedKalmanfilter)故障诊断滤波器具有更好的滤波稳定性与更低的计算量的要求,提高了故障诊断算法的效率与精度.某型双轴涡扇发动机故障诊断仿真结果表明,该方法可以准确的同步实现气路部件与传感器的故障诊断,是一种有效的航空发动机故障诊断方法.      

航空发动机燃油系统执行机构及其传感器故障诊断

提出了基于执行机构模型和航空发动机逆模型的执行机构及其传感器单一故障诊断和定位方法.基于执行机构小闭环结构建立了3阶执行机构传递函数模型.基于两个并联的BP(back propagation)神经网络,建立了航空发动机稳态逆模块和动态补偿模块,形成航空发动机逆模型,以实现基于航空发动机输出的燃油流量估计.以执行机构模型输出和传感器输出之间的偏差为依据进行故障判别,以航空发动机逆模型输出和传感器输出偏差为依据对故障进行定位.以某型航空发动机及其燃油系统执行机构模型为对象进行的仿真,结果表明,该诊断系统可在航空发动机稳态、动态情况下准确地诊断出幅值在1.6%以上的执行机构及其传感器故障并进行定位,验证了所提出故障诊断方法的有效性.      

基于故障传递特性的位置不可访问故障注入方法

为解决位置不可访问故障的有效注入问题,在深入分析影响故障注入有效性主要因素的基础上,建立了基于贝叶斯信度传播算法的故障-状态、故障-故障之间传递特性分析模型,并以故障传递特性为依据,研究建立了包含故障传递特性的故障模型,提出了基于该故障模型的位置不可访问故障注入方法.研究表明基于故障传递特性的故障注入方法能在保证较高的...     

容错软件可靠性故障树分析方法

在关键的场合,要求使用容错软件技术(包括非相似设计技术和恢复块技术)实现高可靠计算机系统。对一个计算机系统的可靠性分析可以使用各种技术,而故障树方法是在工程上比较常用的一种技术。故障树技术应用于硬件系统是比较成熟的,而这里针对三余度非相似余度计算机,将故障树技术应用在这个系统上,并给出了最小割集,在每个底事件的可靠性评估之后,就可以评估出整个非相似余度计算机系统的可靠性。     

基于故障字典的旋转整流器故障检测方法

以交流电为主要电源的飞机普遍采用无刷交流发电机作为发电装置,但由于半导体器件抗干扰、抗过载能力差,旋转整流器成为故障发生率较高的部件,文中介绍了利用快速傅里叶变换（FFT）通过对励磁电流的分析来检测可能出现的故障,并利用故障字典快速地判断出故障原因。     

发动机故障方程的建立与故障因子的引入

本文提出了在建立发动机故障方程时应当引入故障因子的概念。文中指出，根据原封不动地保留着部件正常特性方程（即不引入故障因子）的数学模型所得到的线性模型仅仅是小偏差方程而不是故障方程。这种小偏差方程不能适用于故障诊断，并且还会导致用较少测量参数可以诊断出较多的同时发生的独立故障的错误结论。文中给出了建立故障方程的正确方法，并以不可压流的管口出流问题为例加以说明，并且对个别相当有影响的文献在这一问题上的错误观点进行了详细的分析。     

Instrument Fault Detection

The dedicated observer scheme (DOS) for detecting incipient instrument faults by functional redundancy is applied to a simulation of the lateral axis control system of a hydrofoil boat. Observer designs and detection logic are found for which 14 separate instrument faults are detected without false alarms. The scheme is shown to be robust with respect to variations in two significant physical parameters.     

航电设备的"未发现故障"

所谓NFF是指在机上或外场维修中因故障而更换的设备,送到维修车间后却没有发现故障,或发现不了故障.NFF的原因很复杂,有的是因为设备本身并没有故障,但在装机后出现或外场认为有故障,有的设备存在断续性故障但在车间却检测不出来,还有可能是车间的测试能力有限不能将故障检测出来.     

航电设备的"未发现故障"

"未发现故障"(NFF)像幽灵一直困扰着航空公司,使航空公司的维修成本明显增加。要减少 NFF 不是一种方法可以奏效的,需要综合治理,本文较全面地介绍了一些减小 NFF 的方法。     

基于判定故障树的民航飞机故障诊断方法研究

针对飞机故障诊断专家系统中知识获取的瓶颈问题,提出了将故障隔离程序提取成判定故障树的形式,分析了扩展故障树的框架表示方法,给出了扩展故障树的快速诊断策略,解决了基于规则的诊断专家系统的知识获取难题.     

基于故障树分析法的压气机振动故障分析

为了研究某型压气机在部件试验过程中发生的振动异常故障,基于Isograph的故障树分析法,对33项底事件主要从流体激振、机械激振和测试系统复查等3方面进行定性分析。结合试验中的气动数据和监测数据,利用排除法(设计排查和实物排查)逐级确定各底事件的不可用度大小,选取其中不可用度最高的底事件再进行详细分析,确定了故障原因:有3片压气机第1级转子叶片的叶尖与对应的机匣发生偏摩,其转子不平衡量发生了较大变化。通过采取对磨损的叶尖部位进行抛修,重新对压气机转子进行动平衡的方法排除了该故障,使试验顺利开展。     

基于航天器故障树的过程性诊断方法研究

针对航天器故障过程性推理的实际需求,提出采用故障树的节点式知识表示方法和过程推理机制处理航天器过程性知识和陈述性知识,同时为实现对航天器故障的诱因定位和早期预测功能,设计了故障树双向混合推理算法。