航空发动机转速信号的ARMA模型预测方法研究

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1、第4l卷笫4朋2011年7Jj航空计算技术Aer0岫ullcalCompuIi嘴T∽hn；queVf'l41No4Jul．20lI航空发动机转速信号的ARMA模型预测方法研究刘治国‘，王进2，蔡增杰‘，孙宏光。(I．海军航空工程学院青岛分院，山东青岛26604l；2．空军装备部，北京100843)摘要：提出了一种基于时间序列理论的分析和预测某型航空发动机转速信号的方法．建立了描述发动机额定转速变化规律的ARMA(3，I)模型，并时发动机转速进行预测结果表明，所建模型能够以较高精度预测未采一段周期内发动机转速信号的发展趋势和敷值大小，说明采用时序分析方法进行航

2、空发动机转速信号预测有效可行关键词：航空发动机；转速信号；状态监刹；故障诊断：时间序列；ARMA模型中图分类号：0242文献标识码：A文章编号：167I．654x(2011)04一0085—04ForecastingResearchonAero—en画neRotatespeedSignalBasedonARMAModeILIuz11i—gu01，wANcJin!，(：AI压ng．jje‘，suNHu“g．gua“91(1．伍”gdⅡo曰m小。^，ⅣⅡmM叭"m“麻nfF馏f聊PringAcⅡ如my+何ng幽u266f)4J，秭inn：2．以l，九)删^rmi

3、帮嘶n九m删矿加，w，＆听愕100843．吼l删)Abstract：Th沁p8pc‘pfesenlsamHho(1toanalyzeandforccasIthemtate8peed“gnall·fonPtyf'e(1laero—en矛ne【halisbase(IoJ1timese—estheorybymodelingARMAmode1，andestablishesARMA(3，1)model⋯pI℃rlictthevalueandtransfformationI陀n(Iormta忙speedsigTlal．Theapplicalion陀sultsshowth

4、a【【herP(’te(1ARMA(3，1)modelcansimula忙mIaIe8pPedsignalse—e5qui【ewellwiIh900dP即(Ii(：-tionaccura。y，st，ilsuggeslsthaIIhem州h州1whichisbasedonIimese“esandARMAmnfIelcanbeafkc-lhelyand“pp‰’alJI!usedinaPm—PnginecondiIionmonito^flgandfaul￡di89nosis．Keywords：aem-engin8；mtale5peedsignal；【·ondiI

5、ionm¨n㈤“ng；faulldiagnosi8；timese^es；ARMAmodel引言航空发动机作为飞机的心脏，其零部件K期在高负荷、高温、高压的情况下『：作，易【太I疲劳或磨损引起故障，从而影响发动机的证常使川。日前在航空装备技术保障工作中对发动机采取的主要做法是进行状态监控，即根据飞参系统所记录的表征发动机运行状态的历史参数(转速、排温、压力等)来确定其日前运行状态，井预测未来一段周期内其状态变化趋势．从而采取有效的预防性维修措施做好相关技术保障工作．以确保E行安全在袭征发动机运行状态的各种参数小，转速能有效反映发动机的工作状态，在技术保障T作中

6、，若对其转速信号进行分析，则可以有力地辅助发动机状态监控与故障诊断T作，基于此，本文提出r·种基于时间序列理论的发动机转速信号预测方法研究。。“，利用匕参系统记录的发动机转速数据序列建立ARMA模型，利用ARMA模型反应系统运行状态的特性对转速信号进行预测分析．预测结果表明该方法预测精度高．并能较好拟合发动机转速发展趋势，比较适合于航空发动机的状态监控、故障诊断等技术保障工作1时间序列方法时间序列分析方法“，是对自

7、序的记录(观测)数据进行统计学意义J：的处理与分析的一种数学方法，其本质为寻找记录数据各个元素之间存在的统计关系进而进行预测的方法”，该分析方法

8、遵循的思路为：历史数据的内部相互戈系规律持续到将来．即未来是过去的延续．通常采用的方法是建立ARMA(p，q)数学收稿日期：2011—04—22修订日期：20Il—07—05基金项目：瑚防科学技术媾缸项日资助(9140A28叭lo们jBl4)作者简介：刘清l目(1976一)．粥．jI‘j：“房店人，讲师，硕士研究生．主要研究方向为℃机与发动机结构可靠性，系统故障诊断及状态雌牲·86·航空计算技术第41卷第4期模型。其具有如下表达形式：爹(B)髫。=D(B)口；，E(口。)=o，玩r(口。)=盯；，E(口，口。)=0，s≠￡，戥，口I=O，Vs

9、}为记录(观测)数据序列；{口l}为零均值的白噪声序