基于QPSO粒子滤波的航空发动机突变故障诊断

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1、第46卷第4期2014年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．46No．4Aug．2014基于QPSO粒子滤波的航空发动机突变故障诊断黄金泉1’2陈煜1周浩文1鲁峰1’2’3(1．南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室，南京，210016；2．先进航空发动机协同创新中心，北京，100191；3．中国航空工业集团公司航空动力控制系统研究所，无锡，214063)摘要：针对标准粒子滤波算法对突变故障诊断迟缓的问题，提

2、出了量子行为粒子群优化(Quantum—behavedpar—ticleswarmoptimization，QPS0)的粒子滤波算法。该算法引入权值偏差系数的概念，当权值偏差系数超出设置的阈值时，认为系统发生故障，并结合最新的观测值，将量子行为粒子群优化算法融入到粒子的采样过程中，驱使粒子向高似然区域移动，提高粒子群对突变故障的估计性能。仿真结果表明，与标准粒子滤波算法相比，量子行为粒子群优化的粒子滤波算法显著提高了对突变故障的反应速度。关键词：航空发动机；突变故障；气路分析；粒子滤波；量子行为粒子群优化中图分类

3、号：V233．7文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)04-0494—07QPSOParticleFilterBasedAbruptFaultDiagnosticsforGasTurbineEngineHuangJinquanl”，ChenYul，ZhouHaowenl，L“Fen91'2，3(1．JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystem，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjin

4、g，210016，China；2．CollaborativeInnovationCenterforAdvancedAero-Engine，Beijing，100191，China；3．AviationMotorControlSystemInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Wuxi，214063，China)Abstract：Fortheproblemofthestandardparticlefilterwithslowresponsetotheabruptfa

5、ults，thequantum—behavedparticleswarmoptimization(QPSO)isappliedtothestandardparticlefiltertodiag—nosegaspathabruptfaultsforgasturbineengine。Anewconceptionaboutweightvariationcoefficientisintroducedinthenovelalgorithm．Abruptfaultisdetectedandalarmedasweightvar

6、iationcoefficientexceedingapresetthreshold．TheQPSOalgorithmincorporatesthenewestobservationsintosamplingprocesstomaketheparticlesmovetothehighlikelihoodarea，leadingtomoreaccurateestimatesofpa—rameterswhichchangeabruptly．Simulationresultsshowthattheimprovedalg

7、orithmmakesquickerre—sponsetotheabruptfault，comparedwiththestandardparticlefilter．Keywords：aeroengine；abruptfault；gaspathanalysis；particlefilter；quantum—behavedparticleswarmoptimization基金项目：国家自然科学基金(51276087，61304133)资助项目；中央高校基本科研业务费专项基金(NP2012504，NS2013017)资

8、助项目。收稿日期：2014-06-15；修订日期：2014-07-08作者简介：黄金泉，男，1963年生，教授，博士生导师；主要从事航空发动机建模、控制和故障诊断等方面的研究；在国内外学术刊物上发表论文50余篇，其中SCI，EI收录25篇；获部级科技进步二、三等奖各一项，省级教学成果一等奖一项。通信作者：黄金泉，E-mail：jhuang：@nuaa．edu．dn。第4期