航空发动机的剩余寿命预测与健康状态评估

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE（电子科技大学图标）论文题目航空发动机的剩余寿命预测与健康状态评估专业学位类别工程硕士学号201122080642作者姓名吴学海指导教师陈中柘副教授分类号密级注1UDC学位论文航空发动机的剩余寿命预测与健康状态评估吴学海指导教师陈中柘副教授电子科技大学成都申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称机械工程提交论文日期2014.03论文答辩日期2014.05学位授予单位和日

2、期电子科技大学2014年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。REMAININGUSEFULLIFEPREDICTIONANDHEALTHSTATUSASSESSMENTOFAERO-ENGINEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechanicalEngineeringAuthor:WuXuehaiAdvisor:AssociateProf.ChenZhongzheSchool:SchoolofMechatronics

3、Engineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关

4、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要航空发动机作为飞机的核心部件，其安全性、可靠性和经济性是航空发动机制造商、维修厂和航空公司等各相关部门关注的焦点。为了取得最大的经济效益和安全性，对航空发动机进行剩余寿命预测与健康评估有着重要意义。航空发动机气路部件是航空发动机的关键部件，故障率高，是发动机的主要监控对象。其性能参数存在着种类多，变化幅度大，趋势性不明显等问题。本文以航空发动机气路部件为研究对象，采用数据挖掘技术和人工智能算法作为工具，综合考虑在翼时间和性能

5、参数对发动机寿命和健康状态的影响，构建了一种新的航空发动机剩余寿命预测方法和健康状态评估及预测方法。主要研究内容如下：分析了航空发动机的气路部件性能参数的特点，有针对性的选择适用于航空发动机气路部件性能参数的数据平滑方法。由于发动机性能参数随在翼时间波动较大，趋势不一致，本文采用两种不同的数据平滑方法进行对比试验，结果显示Savitzky-Golay平滑法较指数平滑法更适合用于发动机气路参数的预处理。对不同核函数的支持向量回归机应用于发动机性能趋势预测的效果进行讨论，并根据具体性能参数选择适合的核函数。在核函数决定后，利用遗传算法对支持向量回归机进行参数寻优，结果显示，

6、采用最优参数的支持向量回归机预测准确率较高。利用支持向量回归机对发动机性能参数进行趋势预测，利用支持向量分类机建立综合考虑在翼时间和多种性能参数的失效决策模型，并将两者结合构成航空发动机剩余寿命预测模型，然后以真实失效数据进行验证。采用隐马尔可夫模型以发动机群全寿命数据为依据，建立航空发动机自适应健康状态分类评价方法。将多种性能参数作为观测值向量建立混合高斯隐马尔可夫模型，模拟航空发动机基于多性能参数的健康状态全寿命退化过程。并在此基础上，结合性能参数趋势预测方法，构建航空发动机健康状态预测方法。关键词：航空发动机，剩余寿命预测，健康状态评估，支持向量机，隐马尔可夫模型

7、IABSTRACTABSTRACTThesafety,reliabilityandeconomyofaero-engines,asthecorecomponentsofaircrafts,arealwaysthefocusofattentionformanufacturers,repairfactoriesandothersrelevantdepartmentsofaircraft.Itisveryimportanttopredicttheresidualusefullifeofanaero-engineforitssafetyandec