一种改进的灰色故障识别方法及其鲁棒性分析

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1、第33卷第4期2015年8月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILA、弘TIONUNⅣERSⅡ’Y0FCHINAV01．33No．4August2015一种改进的灰色故障识别方法及其鲁棒性分析王玉臣(中国民航大学工程技术训练中心，天津300300)摘要：灰色关联分析方法在机械设备故障诊断中广泛应用．以航空发动机的气路系统为研究对象．对典型的气路性能故障进行研究．提出一种改进的灰色关联分析方法．以PW4164168发动机的典型涡轮故障为例验证方法的有效性；考虑航空发动机性能参数测量中的影响因素，对灰色关联分析方法的鲁棒性进行分析，研究表明：在一定的测

2、量偏差范围内，灰色关联分析方法具有较高的鲁棒性；改进后的灰色关联分析方法在性能参数测量的相对偏差为0．24时还能准确地对发动机故障进行识别。因此改进措施有效地提高了发动机故障灰色识别方法的鲁棒性。关键词：航空发动机；故障诊断；灰色关联分析；鲁棒性中图分类号：V21文献标志码：A文章编号：1674—5590(2015)04一0038—04Improvedgreyfaultrecognitionmethodanditsrobustnessanalysis肜AⅣGyM—chen(EngineeringTechniquesTrainingCenter，CAUC，

3、Tianjin300300，China)Abstract：Greyincidenceanalysismethodiswidelyusedinfaultdiagnosisofmechanicalequipments．TakingaeYo—enginegaspathsystemastheobject，thetypicalfaultsofgaspathperformancearestudied．Animprovedgreyincidenceanalysismethodisproposed，whichisprovedtobeeffectivebyanalyzin

4、gtypicalturbinefaultsofPW4164168engine．Consideringtheinfluentialfactorsofperformanceparametersmeasurementofaero—engine，robustnessofthegreyincidenceanalysismethodisanalyzed．Thestudyshowsthatthegreyincidenceanalysismethodisofhighrobustnessinacertainmeasuringdeviation．Theimprovedgre

5、yincidenceanalysismethodcanaccuratelyidentifytheenginefaultwhenrelativemeasuringdeviationofperformanceparametersisequalto0．24．thustheimprovingmeasureseffectivelyincreasetherobustnessofgreyenginefaultrecognitionmethod．Keywords：aero-engine；faultdiagnosis；greyincidenceanalysis；robus

6、tness灰色理论在机械设备的故障诊断中广泛应用，已有研究结果【1-2】表明，灰色故障诊断方法可得到较好的分析结果，但是相关研究都没有对灰色方法的鲁棒性进行分析，复杂的机械设备一般都是非线性系统，同时性能参数量较多，部分参数量难以精确测量，因此可以作为灰色系统进行分析。航空发动机作为一种典型的复杂机械系统，性能故障是发动机故障的重要组成部分【31，理论上可运用灰色理论进行故障预测和诊断。灰色关联分析是灰色理论中的经典决策方法，原理简单，具有较高的决策效率，已有学者将其应用在航空发动机故障诊断领域阳，但是均没有考虑发动机性能参数钡0量中环境噪声等造成测量偏

7、差的影响因素，不能充分说明灰色关联分析方法在航空发动机故障诊断中的适用条件，因此本文对基于灰色关联分析的发动机故障诊断方法进行改进，提出一种改进的基于灰色关联分析的发动机故障识别方法，并对灰色关联分析方法的鲁棒性进行研究。1灰色关联分析方法在使用灰色关联分析方法识别航空发动机故障时，采用的故障判别函数为未知模式与标准模式之间的关联度计算式，因此进行灰色关联分析之前，必须将标准故障模式进行数据化得到标准故障模式序列收稿日期：2014—12一t5；修回日期：2015一Ol一05基金项目：中央高校基本科研业务费专项(31220141)010)作者简介：王玉臣(

8、1986一)，男，河北沧州人，助教，硕士，研究方向为航空发动机持续适航以及航空排