航空发动机健康参数的卡尔曼滤波估计方法分析

针对航空发动机气路部件健康参数估计问题,研究了基于线性和非线性模型的卡尔曼滤波估计方法.通过对气路部件渐变故障的仿真,比较了卡尔曼滤波(KF)、扩展卡尔曼滤波(EKF)、无味卡尔曼滤波(UKF)三种方法对健康参数的估计效果,对EKF在常增益条件下的仿真用时与估计结果进行了研究.结果表明,EKF可根据需要求取卡尔曼增益,能在较少计算量下得到较好的估计结果,是一种实用的非线性参数估计方法.     

基于改进平方根无迹卡尔曼滤波方法的涡扇发动机气路状态监控

针对涡扇发动机气路状态监控存在模型未知或不准确导致滤波效果下降甚至发散的问题,研究了一种融入高斯过程回归（GPR）的改进平方根无迹卡尔曼滤波（UKF）方法.该方法利用GPR对训练数据进行学习,建立发动机气路部件状态监控的GPR模型,替代UKF方法中的非线性系统模型;采用超球体单形采样和平方根滤波方法来提高滤波的计算效率和数值稳定性.仿真结果表明:训练的GPR模型解决了UKF方法对发动机原系统模型和噪声协方差矩阵依赖性的问题;与扩展卡尔曼滤波（EKF）和平方根UKF方法相比较,改进平方根UKF方法精度更高,对健康参数的估计精度达到99.9%,实现了对涡扇发动机单个和多个气路部件健系参数的有效跟踪.      

基于奇异值分解的涡扇发动机线性状态模型能观度分析

针对涡扇发动机气路测量参数难以优化筛选的问题,采用基于奇异值分解(SVD)的能观度分析方法对其能观度进行了分析。该方法可以计算获得各状态参数的具体能观度,实现对模型优劣性的定量评价;也可得到各测量参数与各状态参数能观度之间的敏感度关系,掌握彼此之间的关联程度,为后续气路测量参数的优化筛选奠定理论基础,最后采用改进平方根无损卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)递推算法对各气路部件突变故障进行了仿真分析,根据各状态参数的估计精度验证了本文能观度分析结果的正确性。     

基于自适应粒子滤波的涡扇发动机故障诊断

针对涡扇发动机非线性、非高斯的特点,提出了一种自适应的粒子滤波算法用于涡扇发动机气路部件突变故障的诊断.为了减小算法的计算量并且保证滤波精度,分析了滤波精度和样本数目的关系,提出根据滤波过程中状态的方差自适应地调整粒子数,在保证一定的滤波精度下可以有效地减少滤波过程中使用的粒子数,提高了算法的实时性.同时,引入扩展卡尔曼滤波(EKF)用于更新粒子,产生重要概率密度函数,在一定程度上避免了粒子的退化.通过某型涡扇发动机的仿真分析表明:改进的算法相比标准粒子滤波算法用于涡扇发动机气路部件故障诊断时,参数估计的方均根误差减小了50%左右,且算法的计算量减小了30%.     

航空发动机气路故障诊断的平方根UKF方法研究

设计了适用于双轴涡扇发动机健康参数估计的平方根UKF滤波算法,解决了线性卡尔曼滤波器估计结果准确性依赖于线性模型精度;常规UKF算法中由于计算误差及噪声信号影响引起误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散等问题.提出了根据测量残差变化改进滤波收敛速度与稳定性的方法.发动机渐变与突变故障模式下仿真结果表明,平方根UKF估计算法收敛速度快,稳定性强,精度高,是一种有效的发动机气路部件健康参数估计与故障诊断方法.      

基于快速原型的涡扇发动机气路部件在线健康监控系统设计

为实现涡扇发动机全包线范围内具有较高精度的快速实时仿真,结合快速原型技术和发动机非线性模型设计了一种气路部件在线健康监控系统。该系统采用涡扇发动机非线性模型模拟真实发动机进行实时计算,并将基于优化拟合法获得最优的发动机线性化模型融入扩展Kalman滤波算法,对气路部件健康参数进行实时跟踪,将该跟踪方法运用于基于CompactDAQ和CompactRIO平台设计的发动机在线故障诊断原型系统进行仿真试验验证。仿真结果表明,基于快速原型技术与发动机非线性模型构建的在线健康监控系统能够实现对气路部件故障的有效诊断,平均正确率达到98.28%。     

基于Broyden算法的航空发动机气路故障诊断

针对基于Kalman的故障诊断算法响应速度慢、多故障诊断及非设计点诊断精度低的问题,提出一种基于改进Broyden算法求解方程组的航空发动机气路故障诊断方法。针对涡轴发动机,以模型输出跟踪发动机输出为准则确定3个方程,结合发动机模型中的2个平衡方程,构建气路故障诊断方程组,通过改进Broyden算法求解方程组以获得部件性能退化因子及模型猜值。数字仿真结果表明,所提出的基于Broyden算法求解方程组的航空发动机气路故障诊断方法,在包线内的单故障和多故障诊断稳态误差均小于0.35%,且诊断过程算法单步运行最大耗时小于2ms,具有良好的实时性,远优于Kalman滤波方法,验证了算法的先进性。     

基于超球体平方根无迹Kalman滤波算法的涡扇发动机气路部件故障诊断

研究了一种超球体平方根无迹Kalman滤波算法用来有效跟踪涡扇发动机气路部件发生渐变性和突变性故障的健康参数.该算法通过超球体单形采样来降低算法的计算量,采用测量残差协方差阵的平方根代替方差阵进行递推运算,提高了算法的计算效率和数值稳定性.分别采用扩展Kalman滤波算法、无迹Kalman滤波算法和超球体平方根无迹Kalman滤波算法对某型涡扇发动机进行仿真,结果表明:超球体平方根无迹Kalman滤波算法的滤波时间减少50%左右,能够实现渐变性和突变性故障中健康参数的准确估计,是一种有效的涡扇发动机气路部件参数估计和故障诊断方法.      

基于变权重最小二乘法的发动机气路故障诊断

针对航空发动机气路部件故障诊断中存在的严重故障诊断问题,提出基于变权重最小二乘法进行发动机故障诊断.该方法在发动机仿真实验的基础上采用加权最小二乘法进行故障诊断,并对算法进行了改进,根据初期诊断结果对故障权重系数矩阵进行修正,使诊断结果更加合理可信.仿真表明,基于变权重最小二乘法的发动机气路故障诊断能快捷有效地诊断气路部件严重故障.      

基于无迹卡尔曼滤波法的串联型电池系统 荷电状态估计研究

以锂离子电池为载体的电源系统为航天器稳定可靠运行提供了一种有效的方式.多个电池单体经串联可扩大电池系统容量,即串联型电池系统.为准确估计串联型锂离子电池系统的荷电状态(State of Charge,SOC),针对扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)计算复杂、精度不高等问题,结合串联型电池系统空间状态方程,提出基于无迹卡尔曼滤波法(Unscented Kalman Filter,UKF)的串联型电池系统荷电状态估计算法.在恒流和脉冲两种工况下,通过对比分析UKF与EKF算法的仿真结果与实验数据的匹配情况,证明了提出算法的准确性和高鲁棒性.     

分布式实时控制系统执行软件的研究与设计

 用“数据驱动”(Data-Driven)和“事件驱动”(Event-Driven)代替常规的“时间驱动”(Time-Driven)作为分布式实时控制系统执行软件的驱动机制,可以使系统中数据传输效率和系统的实时性都有较大的提高。本文所述的执行软件在这方面做了一些尝试,取得了较好的效果。     

Sm(CobalFe0.1Cu0.1Zr0.04)z(z=6.5~7.5)磁体的高温磁性能

 在大功率航空发电机等领域,迫切需要研制使用温度超过450 ℃的高温永磁材料。然而,NdFeB永磁材料使用温度低于80 ℃,耐高温NdFeB永磁材料的使用温度也低于150 ℃;商业2∶17型Sm₂Co₁₇永磁体使用温度范围低于300 ℃。近年来,研制使用温度超过450 ℃的高温永磁材料成为该领域研究的热点问题。本文用粉末冶金的方法,制备了不同z值的Sm(Co_balFe_0.1Cu_0.1Zr_0.04)_z(z=6.5~7.5)合金样品。系统研究了z值对合金结构、磁性能的影响规律。室温下z=7.3的合金矫顽力最大,超过2 400 kA/m;773 K时,z=7.1的合金矫顽力最大,达到640 kA/m。高温条件下合金的磁性能和退磁曲线的方形度降低。合金z值对内禀矫顽力温度系数影响显著,其中z=6.9的合金,内禀矫顽力温度系数最低,仅为-0.052%/℃,z≤6.7或z≥7.1时,均导致内禀矫顽力温度系数增大。     

双(口恶)唑啉化合物改性热固性树脂的研究

采用自制2,2′-(1,3-苯)双(4,5-二氢)(口恶)唑分别与热塑性酚醛树脂或二氨基二苯甲烷(DADPM)进行聚合反应制得了聚醚酰胺树脂(PEAR)和聚氨基酰胺树脂(PAAR).实验表明PEAR的冲击强度达到6 kJ/m2以上,弯曲强度达到100MPa以上,且电绝缘性能优良,可作为H级绝缘材料使用;PAAR的冲击强度最高达到22kJ/m2,弯曲强度达到202 MPa,电绝缘性能较PEAR稍差,但仍然可作为H级绝缘材料使用,另外还可望作为无卤阻燃材料使用.以这两种高性能热固性树脂为基体可制备出性能优良的玻璃布复合材料.     

激光金属沉积技术研究现状与应用进展

增材制造是融合材料科学、机械自动化及信息技术的先进制造技术,在近30年的发展中,发挥着越来越重要的作用。激光金属沉积(Laser metal deposition,LMD)是基于定向能量沉积(Directed energy deposition,DED)的一种增材制造技术,在近年来受到广泛关注和研究。阐述了LMD技术的基本工作原理及系统组成,重点介绍LMD技术国内外研究进展及应用现状,列举了一些基于LMD的工艺技术开发及装备研发制造,指出了LMD技术在成形效率和成形精度、工艺稳定性及性能一致性等方面的不足。最后,总结了LMD技术未来的5个发展趋势:材料体系集约化、工艺参数系统化、成形过程高效化、设备集成智能化和应用领域广泛化。     

FATIGUE DISLOCATION CONFIGURATIONS IN HEXAGONAL ZIRCALOY-4

ＦＡＴＩＧＵＥＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮＳＩＮＨＥＸＡＧＯＮＡＬＺＩＲＣＡＬＯＹ－４￥ＸｉａｏＬｉｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈ．，Ｘｉ＇ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ，Ｃｈｉｎａ...     

网络虚拟现实系统综述

虚拟现实是发展迅速的技术,有很大的应用潜力。网络虚拟现实已引起越来越多的关注。本文概述了目前典型的网络虚拟现实系统以及设计和实现网络虚拟现实系统的关键技术。最后指出,网络虚拟现实作为一个具有吸引力又富于挑战的领域,仍有许多有待研究和突破的问题。     

荧光灯对自动测试系统电磁干扰与电磁兼容研究

简要讨论了电磁干扰和电磁兼容的基本理论,研究荧光灯的电磁干扰的原理和特性,针对荧光灯对自动测试系统产生的电磁干扰问题,结合自动测试系统自身电磁兼容,提出了解决荧光灯电磁干扰的方案。     

综合模块化航空电子系统远程加载技术研究及性能分析

随着飞机航空电子系统综合化程度的提高,软件的部署、加载和更新的复杂度也在逐步提高。传统软件更新后,需要在地面为每个模块进行升级,并将新版本的软件映像文件固化在模块上,这种更新周期长且流程复杂。随着通用模块和应用重构的发展,软件映像需要部署在系统的各个冗余备份节点中,从而使其更新的流程更为复杂。本文针对以上问题提出了基于光纤通道和 ARINC653操作系统的远程数据加载系统,以使系统在上电、重启及重构时可实现从大容量存储模块上远程加载操作系统内核映像、分区应用及自启动功能。在功能实现的基础上,本文对远程加载和本地加载的时间性能进行了分析和比较。     

双马来酰亚胺/聚醚砜复相树脂相结构与热性能

利用SEM、DMA和TGA研究双马来酰亚胺(BMI)/聚醚砜(PES)复相树脂微观相结构对热性能的影响。结果显示:BMI/PES复相树脂体系发生了相分离现象,当PES添加量达到15phr时,复相树脂体系中产生了相反转结构,富BMI颗粒相被富PES相紧密包裹;相比于纯BMI树脂,BMI/PES复相树脂中归属于富BMI相的玻璃化转变温度Tg升高;BMI/PES-5复相树脂中只有一个Tg,其起始模量降低对应的温度升高;随着PES添加量增大,BMI/PES复相树脂高温塑性行为更加明显;由于PES与BMI间良好的界面作用及富PES相的热防护作用,BMI/PES复相树脂的最大热失重温度和残炭率均得到显著增大;树脂体系在氮气氛围中的耐热性要优于空气氛围。     

传感器射频综合技术探讨

分析了射频综合的频段划分和各传感器内部功能模块的横向划分;讨论了美国国防部开放式系统联合任务组(OS-JTF)提出的RF开放式系统实现方法;并对在国内开展射频综合技术研究提出了初步想法。