基于数据驱动的航空发动机故障诊断

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aizhuan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
航空发动机是飞行器中重要组成部分,经常工作在复杂的环境条件下,导致其部件非常容易发生故障,一旦出现故障,会浪费大量的人力物力甚至出现沉重的航空灾难。然而航空发动机是非常复杂的非线性系统,基于模型的故障诊断方法无法得到很好效果,因此从数据的角度对航空发动机进行故障诊断的思路具有重要的理论意义和实际价值。本文主要研究使用数据驱动方法对航空发动机进行故障诊断。
  第1章阐述了本课题的研究背景和意义、研究现状和经常使用的技术,第2章对支持向量机的重要知识进行了说明。
  第3章针对某航空发动机中的某个气路部件出现单部件故障,使用支持向量机算法进行诊断,并且考虑数据预处理以及参数优化对支持向量机诊断性能的影响,同时,利用常用的仿真软件对支持向量机解决航空发动机气路故障诊断进行仿真实验,同时也结合数据预处理方法和参数优化方法对发动机气路进行故障诊断,验证支持向量机算法对航空发动机气路故障诊断的可行性,也说明了数据预处理以及参数优化对支持向量机诊断性能效果影响较大。
  在第4章,针对航空发动机样本数据集存在不平衡性的问题,结合核函数技术对经常用到的产生样本点的方法进行改进以减少样本间的不平衡率,并且通过对支持向量机施加不同的惩罚因子以使不同类型的样本集对诊断结果有不同的作用,从而使算法对样本不平衡的航空发动机气路故障诊断有较好的诊断性能。在使用样本不平衡的标准数据集对算法进行验证后,使用样本不平衡的航空发动机气路故障样本集对该算法进行仿真实验,并进行对比分析。
  在第5章,针对航空发动机样本数据集存在异常值的问题,通过引入非凸损失函数的方式,对标准支持向量机的损失函数进行改进,得到具有较强鲁棒性的鲁棒支持向量机,并且通过对比实验分析,验证鲁棒支持向量机算法能够抑制异常值对诊断结果的影响,在发动机气路故障诊断过程中有较强的鲁棒性。
  第6章主要对本文中所作的研究工作进行总结,以及对接下来的研究方向做出展望。
其他文献
电熔镁砂是一种高温耐火材料,广泛应用在航空航天、化工、冶金、建材等领域,有着极其重要的作用。在工业生产中,通常用电熔镁炉作为熔炼制取电熔镁砂的设备。电熔镁炉的欠烧工况作为生产过程中的一种异常工况,若不及时处理则会造成炉壁烧穿,使镁炉报废,严重时甚至会出现人员伤亡。现有的对电熔镁炉欠烧工况判断的方法是通过人工现场巡检的方式,并且还需要依靠人工经验来实时观察炉口和炉体的形态,该方法存在一定的危险性且劳
学位
对工业过程进行监测的目的在于及时有效地发现生产过程的异常情况、保证安全生产、提高产品质量和降低成本。近年来,基于数据驱动的工业过程监测方法成为研究热点并被广泛应用。在这些方法中,独立元分析方法和非负矩阵分解由于具有提取数据有效信息的特性得到广泛应用。同时,随着工业过程的不断复杂化,要想在故障检测与诊断的过程中取得较好的监控效果,需要使用多个视角的数据全面的进行监测。本文在前人工作的基础上基于多视角
学位
精炼炉终点温度准确控制的目的是以规定时间为连铸提供合格温度和成分的钢液。现有的终点温度控制方法大多基于钢水温度的点预报模型,预报结果不包含不确定度信息,控制效果与期望存在偏差。  因此本文考虑升温过程和脱硫过程的工艺耦合关系,基于钢水温度和硫含量的区间预报模型,利用包含不确定性信息的区间预报结果,对终点温度涉及的过程变量进行优化设计,实现对精炼炉终点温度的区间控制。  首先,本文根据精炼工序的特点
学位
随着控制领域涉及范围的扩展及知识自动化的兴起,人工设计工作的自动化变得越来越重要。而药物设计工作的自动化对药物设计具有重要的理论与实际意义。在知识自动化背景下,分子对接预测是实现药物设计自动化的重要手段,其是一种复杂的NP-hard优化问题,在新药设计过程中起着关键作用,然而目前尚未有一种通用方法能够有效解决该问题。因此,深入研究智能优化方法并将其应用于分子对接预测问题,具有重要的理论与实际意义。
学位
实际工业过程的运行反馈控制一直是控制领域的研究热点和难点之一,现有的运行反馈控制方法虽然考虑了底层误差对整个运行控制系统性能的影响,但是假设运行层为静态模型,并且没有考虑不同变量之间的相互耦合关系,没有考虑输入和输出变量具有不同采样速率的特性。为克服上述局限,本文依托国家自然科学基金“非线性多变量自适应解耦控制及在钢球磨煤机中的应用(611573090)”,研究了基于多模型的运行反馈自适应双率解耦
耐火材料是冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐等工业领域十分重要的基本原材料,隧道窑是生产耐火材料的重要工艺设备。只有隧道窑相关参数配置合理才能保证耐火材料的优良品质。随着时代发展,人们对生产过程自动化水平的要求不断提高。一个完善的自动控制系统对绿色生产,降低能耗,节省人力,统筹管理都有很大的帮助。本文基于如上目的设计一套隧道窑自动控制系统并深入研究隧道窑温度控制方法。  论文设计集成上位机监控画面
学位
随着视频监控技术的快速发展,视频监控以其直观方便,可视化强的优势,已经在工业生产上带来一定的便利。然而,视频也存在着信息量大,存储容量要求高的缺陷,如何高效的利用工业生产过程的视频监控,并针对工业视频信息内容,通过计算机技术进行有效的故障监测,使故障诊断和排除更加及时,生产过程更加安全,经济损失更少,成为一个亟待研究的问题。本文从工业生产过程的视频监控的角度出发,针对工业电熔镁的生产过程,通过对视
学位
电弧炉炼钢已有近百年的历史,近几十年来发展尤为迅速。在现代炼钢企业,电弧炉有着重要的地位。它通过电极与炉料之间产生电弧放热来对炉料进行加热。因此电极调节器的性能对于整个电弧炉冶金过程来说十分重要,它直接影响着电能的消耗,电极的损耗,机械设备的损耗,电网的质量以及产品的质量。对于电弧炉来说,它是一个强耦合,具有滞后的时变非线性系统,现有的工业用电极控制方式都是对单相电极分别控制,该种方式没有考虑到电
由于化石能源的不可再生及大量消耗带来的环境问题,人类正积极寻找可再生能源来调整能源结构,实现可持续发展。风能作为可循环、无污染、成本低的绿色能源,正得到全球各国的关注。高效利用风能以及提高发电质量是风力发电相关技术的主要研究方向和重点。由于风能具有分布不均、随机性、不稳定性的特点,需要风力发电系统能够实现无人值守运行。因此,对风力发电机组的控制系统进行研究具有深远的实际意义。本文以风力发电系统为研
钢铁行业是我国国民经济重要支柱产业之一,在国家经济与社会发展中起着不可替代的作用,其理论研究与工业应用一直以来都是冶金学、自动控制以及工艺学等多个领域的研究热点。为实现高炉炼铁过程的高产低耗与稳定顺行,需要对高炉炼铁过程尤其是最终铁水质量指标进行实时监控和有效控制。由于目前检测手段的限制,铁水硅含量([Si])、磷含量([P])、硫含量([S])以及铁水温度(MIT)等多元铁水质量指标难以直接在线
学位