航空发动机气路性能估计的融合滤波方法研究

《航空发动机气路性能估计的融合滤波方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V233.7论文编号：102870218-S114学科分类号：082502硕士学位论文航空发动机气路性能估计的融合滤波方法研究研究生姓名江春宇学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向状态监视与健康管理指导教师鲁峰副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二〇一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringGasPathPerformanceEs

2、timationforAeroengineBasedonFusionFiltersAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyJiangChunyuAdvisedbyAssociateProfessorLuFengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究

3、工作及取得的研究成果。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，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，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适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要气路性能估计在航空发动机健康管理领域占据重要地位，本文以某型涡扇发动机为研究对象，开展了航空发动机气路性能融合滤波估计方

4、法研究。针对集中式卡尔曼滤波存在的容错性能低等固有缺陷，引入一种有反馈的分布式多传感器融合滤波结构，并将线性滤波算法推广到非线性滤波，在扩展信息滤波（EIF）基础上，给出多传感器分布式融合容积信息滤波，并且证明了该种分布式融合容积信息滤波与集中式容积信息滤波的等价性，为了提高滤波计算的数值稳定性，引入了多传感器分布式融合容积滤波算法的平方根形式。发动机气路故障的数字仿真结果表明，该种分布式融合平方根容积信息滤波精度与集中式平方根容积信息滤波等价，但在传感器发生故障下，前者有更好的容错性能。研究基于改进联邦信息

5、滤波的发动机气路性能估计融合滤波算法。考虑到主滤波器与子滤波器状态维数不一致的实际应用情形，引入信息矩阵与信息向量的补偿算法，设计了改进的联邦信息滤波器，相较于常规的联邦信息滤波，能够提高系统全局状态的估计精度。设计了发动机气路部件传感器测量参数与性能健康参数状态参数在局部滤波器中的两种分组结构，对改进的联邦信息滤波算法进行了数字仿真验证。研究了发动机气路性能异步传感器融合滤波算法。针对发动机气路传感器异步采样的问题，探讨了集中式异步传感器融合滤波算法与分布式异步传感器融合滤波算法，分布式融合滤波算法包括无反

6、馈分布式融合滤波、等间隔反馈分布式融合滤波，并证明了等间隔反馈分布式异步扩展信息滤波与集中式异步扩展信息滤波的等价性，得到发动机气路性能估计数值仿真的验证。针对发动机气路多速率采样的多重冗余传感器系统，结合多尺度理论，研究了分布式多速率容积信息融合滤波算法，相较于常规的序贯式多速率容积卡尔曼融合滤波能够减少计算耗时，并得到数值仿真结果的验证。在航空发动机半物理仿真平台上进行了集中式异步传感器容积信息滤波算法的验证，利用发动机气路多速率传感器测量数据，完成了在渐变蜕化、单部件以及双部件突变故障模式下气路性能估计

7、的半物理试验，结果表明了集中式异步传感器容积信息滤波算法能够满足气路性能估计的实时性与可行性要求。关键词：航空发动机，气路性能估计，融合滤波，容积信息滤波，异步传感器融合I航空发动机气路性能融合滤波估计方法研究ABSTRACTGaspathperformanceestimationplaysanimportantroleinaeroenginehealthmanagement.Thegaspathperformanceestimationbasedonfusionfilteringmethodsareappl

8、iedfortheturbofanengineinthisthesis.TobreakthroughthelimitationsofthetraditionalcentralizedKalmanfiltersuchaspoorfaulttoleranceandfilteringperformance,adistributedsensorconfigurationwithfeedbackisconsi