基于改进LSTM的航空发动机气路参数预测方法

以航空燃气涡轮发动机气路故障诊断为导向,提出了一种用于发动机气路参数预测的特征注意力增强型长短时记忆网络(Feature Attention Enhanced Long Short-Term Memory Network, FAE-LSTM)。FAE-LSTM是具有编码-解码结构的动态网络,首先通过编码器中的特征注意力单元对工况序列进行动态特征提取,然后通过特征拼接层融合编码器输出序列、工况序列和历史性能参数,最后通过解码器实现最终的参数预测。FAE-LSTM基于发动机飞行过程数据建立发动机在健康状态下的动态模型,从而作为参数预测模型应用于基于残差的故障诊断系统中。针对网络的预测性能和应用方式进行了仿真分析,结果表明,相比于其他常用多变量时间序列预测模型,FAE-LSTM的长期预测误差最低减少24.5%;相比于使用串-并联结构,故障检测系统使用并联结构的FAE-LSTM网络能够获得更精确的检测结果。

“航空发动机控制系统”课程教学改革

文章从课程目标制定、课程内容整合、教学方法革新、考核方式优化、专家讲座举办、课程思政开展六个方面阐述了“航空发动机控制系统”课程教学改革,其中教学方法革新包括互动式教学、案例分析教学、虚拟仿真教学、科研见习、在线教学、跨学科整合教学。

基于PXI总线的航空发动机附件测试系统设计

简要介绍PXI总线技术的发展状况及其优越性,设计了基于PXI总线技术的航空发动机附件试验台测试系统的软件框架和硬件组成。本系统具有实时性、交互性和网络化的特点。实践证明系统运行稳定可靠且操作简便达到设计要求。

基于VC++.Net与Matlab的燃油调节器仿真

该文详细阐述了如何使用VC++.NET和Matlab进行某型燃油调节器仿真软件的设计开发。该仿真系统以VC++.NET与Matlab混合编程为技术基础,结合燃油调节器部件特性建模,提出了软件设计的四层体系模型,降低模块间的耦合性,优化软件结构配置,提高了两者的集成度与易用性。该系统使用VC++.NET开发主体框架和用户界面,调节器模型采用Simulink建模和M文件,Matlab作为后台数据处理和图形显示,前后台模块之间通过Matlab引擎进行数据通讯。仿真结果表明所提供方法快捷直观、易用维护,具有良好的应用价值。

航空发动机控制系统故障检测仿真平台研究

通过分析目前航空发动机控制系统故障检测仿真软件缺乏通用性、模块化的问题,将发动机建模、故障检测和组件开发技术相结合,提出并设计了航空发动机控制系统故障检测仿真平台,分析该平台的设计目标、软件总体架构与主要功能。针对某型涡扇发动机为研究对象,给出传感器与执行机构典型故障的模式分析和检测逻辑,在飞行包线设计点进行仿真计算。实践表明该平台能够准确实时仿真发动机控制系统典型故障,具有功能可靠、易扩展、工程化程度高的特点。

基于LPV建模的故障诊断方法研究

建立航空发动机动态线性变参数(LPV)数学模型准确反映发动机动态特性,较好地消除了模型偏差对故障检测准确率的影响,并针对传感器典型故障进行仿真。仿真结果表明,所研究方法准确度高,实时性好,对模型误差具有较好地鲁棒性。

利用小波分析检测航空发动机传感器故障

该文比较了傅立叶变换与小波分析的基本理论并研究了它们在航空发动机传感器故障检测应用中的特点,提出了一种基于小波变换的故障检测方法。该方法针对噪声和故障信号均具有呈现非平稳瞬态特性的特点,利用小波多分辨分析将量测信号分解到不同的频率通道中去,因此它就可以在一定的频率区间内,将故障信号成分和正常信号输出成分区分开来,提高传感器故障检测的准确度。仿真结果表明,该方法借助小波变换强大的时频分析能力,可以准确判定传感器软、硬故障,有效降低误报率和漏报率,具有良好的应用价值。

故障检测滤波器的鲁棒性设计

该文设计了全维非线性未知输入观测器 ,实现检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦。某型航空发动机控制系统传感器和执行机构的故障检测仿真实验表明 ,具有干扰解耦的故障检测滤波器可以准确地对传感器和执行机构的故障进行检测和隔离 。

故障检测滤波器鲁棒性设计新方法

针对航空发动机动态过程中由于模型误差造成故障检测误报的问题,采用参数变化率法建立航空发动机动态线性变参数(LPV)数学模型反映发动机动态特性,同时结合全维非线性未知输入观测器,利用特征结构配置实现故障检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦。通过某型涡扇发动机控制系统传感器故障检测仿真表明,减小残差信号与故障信号之间的误差,提高了残差信号对模型误差和未知输入信号的鲁棒性,对发动机过渡过程中故障检测准确度高,实时性好。

基于小波分析的传感器故障检测研究

针对航空发动机控制系统传感器故障检测在强噪声环境下易误报的问题,设计了基于模极大值原理的传感器故障检测方法。首先介绍基于小波奇异性进行故障检测的基本原理,之后根据信号和噪声奇异指数不同的特点判断噪声模极大值。对传感器典型故障,给出基于模极大值原理的传感器故障检测算法,并根据小波变换模极大值在不同尺度下的分布来完成故障的检测。通过某型涡扇发动机控制系统传感器故障检测仿真实验表明,小波变换能很好地刻画信号的奇异性特征,该滤波算法消噪效果明显,故障检测准确度高。

模型不确定性的故障检测滤波器

该文给出一种考虑系统参数变化的观测器设计方法 ,它将故障残差引入加权矩阵。采用特征结构配置的方法实现对不确定性因素的干扰解耦 ,使得观测器输出的残差信号对故障信息敏感 ,而对系统参数敏感性很低 。

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。

一类传感器故障的主动容错控制

目的为提高航空涡扇发动机数控系统可靠性。方法以某型涡扇发动机为对象,利用小偏离方法建立发动机建模,以传感器输出误差最小为性能指标函数,采用控制律重构方法设计主动容错控制器,使发动机控制系统在传感器故障情况下依然能维持发动机稳定工作。结果得到在飞行包线设计点发动机线性模型和主动容错控制器。结论该方法在发动机稳态工作点可有效地实现容错控制,提高航空发动机数控系统的可靠性,且控制精度高,实时性好。

航空发动机滑油泵试验台测控系统设计与实现

根据航空发动机滑油泵试验台的功能及要求,设计了基于PLC硬件系统和iFIX监控软件的滑油泵试验台测控系统;应用Ac-tive X控件开发技术,在Visual Basic 6.0环境下开发适用于本系统的控件库;同时引入FIR数字滤波器,对采集的信号进行滤波,以提高数据的准确度;试验台的调试运行表明,该系统可靠、稳定,操作简便,达到了设计要求。

某型APU全权限数字电子控制系统设计及试车验证

某型直升机辅助动力装置(APU)原采用机械液压式控制系统(HMC)。因机械液压控制系统结构复杂不易修改且难以实现先进控制算法等原因而该型APU又面临着性能提升等方面的需求,迫切需要对现有的控制系统进行数控改型。在对原控制系统控制律及其与数控系统差异分析的基础上,对数控系统所涉及的总体结构、控制规律、电动燃油供油系统等关键技术重新进行了设计,并最终实现了该型APU的全权限数字电子控制系统(FADEC)。通过台架试车,验证了该FADEC系统功能、性能及其关键技术。试车结果表明,相比原有的机械液压控制系统,所设计的FADEC不仅扩展了APU原控制系统的控制功能,同时也更加有效地发挥了APU的性能。

航空发动机传感器故障鲁棒检测方法

研究发动机传感器故障准确检测问题,现代航空发动机数字电子控制系统对传感器的可靠性要求日益提高。针对航空发动机结构复杂,又工作在高温和高压下,常规采用的传感器故障检测方法的准确性易受到建模误差与外界扰动的影响,造成漏报或误报。为了提高检测精度,提出建立航空发动机数控系统传感器未知输入故障模型,采用特征结构配置的方法,通过配置闭环系统左特征向量实现故障检测残差对不确定性因素的干扰解耦,降低扰动对故障诊断结果的影响。用某型涡扇发动机数控系统传感器故障数字仿真试验表明,所设计的方法对范数有界的不确定量可以实现干扰解耦,抑制干扰对故障检测的影响,改善检测算法的鲁棒性,提高检测结果的准确性,同时满足在线运算的实时性要求。提高了航空发动机的可靠性,保证了安全飞行。

燃油控制装置仿真研究

以某发动机燃油控制装置为研究对象,利用流量连续方程和力平衡方程进行小偏差线性化的方法建立系统数学模型;结合静态参数计算,在SIMULINK环境下直接通过所建立的计算数学模型进行动态特性仿真。结果表明:此方法所建立的数学模型物理意义明确,仿真得到的稳态精度及动态响应特性均较好,只是为克服线性化带来的误差,软参数需要多次调整。

基于卡尔曼滤波器组的执行机构故障诊断方法

研究航空发动机控制系统中故障多发部件之一的执行机构故障诊断的问题。目前航空发动机控制系统执行机构故障诊断多采用硬件冗余的方法,因而导致设备重量和费用过高的问题,针对此问题,采用模型的解析余度方法,建立航空发动机执行机构的故障模型,利用卡尔曼滤波器组对发动机进行状态参数估计,构造滤波误差加权平方和作为系统残差,结合容错设计原理实现对执行机构故障的检测与隔离。仿真结果表明,改进方法对发动机燃油计量装置和喷口面积可调装置的执行机构故障诊断准确有效,易于工程实现。

复指数函数内涵的傅里叶变换教学方法探索

在电子信息类教学中,以傅里叶变换为代表的变换域思想是贯穿多门专业基础课的核心知识点之一。傅里叶变换的公式虽然不算复杂,但由于教学的侧重点不同,学生往往只是机械记忆而缺乏对原理本质的深入理解。依据教学实践,本文从图像入手,介绍复指数函数和时间函数的缠绕特性,探讨了一种能够反映复指数函数内涵的傅里叶变换教学方法。结果表明,这种方法使学生能更直观地理解和掌握核心知识点和研究思想,激发学习兴趣,改善教学效果。

基于GA-SQP的航空发动机加速寻优控制

提出一种基于GA-SQP混合算法的加速优化控制方法。基于某型涡扇发动机模型,建立推力最大加速过程目标函数,以发动机稳定性和安全性指标作为边界条件,利用GA-SQP混合算法对发动机加速过程进行寻优求解,选取工作包线内若干个状态点进行最大推力加速过程仿真。仿真结果表明,所提出的加速燃油控制规律可以在兼顾涡轮前温度安全性和稳定性的前提下,实现发动机推力最大加速过程时间最短的目标,且控制效果良好,说明该控制算法是可行和有效的。