基于快速原型的航空发动机健康管理系统的研究.pdf

Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Energy and PowerEngineeringResearch on Rapid Prototype BasedHealth Management System for Aero-EngineA Thesis inAerospace Propulsion Theory and EngineeringbyYang ZhenxingAdvised byProf. Huang JinquanSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMasterof EngineeringMar, 2012承诺书本人郑重声明:所呈交的硕士学位论文,是本人在导师指导下,独立的进行的研究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之外,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有权保留送交论文的复印件,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I摘要航空发动机健康管理技术可以有效提高发动机的安全性、可靠性,降低维护费用,缩短维护时间。目前,航空发动机气路在线监视和性能参数估计技术已成为实现发动机健康管理的重要手段。近年来发展出来的快速原型开发技术对提高系统开发效率、验证方案可行性提供了很好的解决方案,本文采用快速原型技术,研究了健康管理系统。论文分析了国内外健康管理系统的需求,提出了发动机健康管理系统仿真与验证平台的总体需求,并进行了系统结构设计。采用快速原型技术对已有的部件级模型进行集成,并在此基础上建立了发动机模拟器,实现了对部件故障和传感器故障的模拟。建立了机载状态变量模型,使用卡尔曼滤波器对性能参数进行自适应估计。基于发动机非线性模型设计了常增益扩展卡尔曼滤波器,对发动机性能蜕化参数进行估计,减少了算法执行时间。在图形化开发环境中,对在线健康管理系统进行了开发与实现,研究了快速原型平台上的通信技术,设计了用于机载的实时健康管理系统。该系统具有发动机状态监控、气路部件故障诊断与性能参数估计的功能。研究了快速原型的代码生成技术,对图形化程序进行了代码生成与移植试验。关键词:航空发动机,快速原型,健康管理,参数估计,状态监视基于快速原型的航空发动机健康管理系统研究IIABSTRACTAero-engine health management can not only improve engine safety and reliability, but also reduce maintenance costs and time. Currently, the aero-engine gas-path performance monitoring andparameter estimation techniques are the important means of engine health management. Rapid prototyping technology developed in recent years hasprovided a solution to improve the system development efficiency and verification feasibility. An aero-engine health management system isresearched using rapid prototyping technology in this simulation and verification platform of engine health management system isproposed based on analysis of requirement of the aero-engine health management system ofdomestic and foreigndevelopments. An aero-engine component-level model isintegrated into