基于RESID方法的液体火箭发动机实时故障诊断算法设计及半实物仿真验证

针对氢氧发动机设计了实时故障诊断算法并通过半实物仿真平台对此进行了仿真分析,为建立液体火箭发动机健康管理系统奠定了坚实基础。首先,建立了氢氧发动机故障模型,通过此模型可以获得发动机的几种典型故障数据;其次,设计并构建了RESID模型,针对该模型的一些参数设置进行了分析;最后,基于RESID模型构建了实时故障诊断系统并进行了仿真分析,由仿真结果可见该算法成功的诊断出发动机的常见故障,并进行了报警,满足了发动机故障诊断系统的需要。     

基于改进ARMA模型的火箭发动机稳态工况过程实时故障诊断方法研究

针对大推力氢氧补燃循环发动机的主级工况,设计了基于ARMA模型的实时故障诊断算法,并改进了阈值求解方法以及故障判别准则,通过仿真验证,证明了改进算法的高效性及有效性,为建立大推力氢氧补燃循环发动机健康监控系统奠定了基础。首先,建立了大推力氢氧补燃循环发动机的故障模型,得到了典型故障的故障数据;接着,设计了改进的ARMA模型、阈值求解算法和故障判别准则;最后进行仿真分析,结果表明改进算法能够在毫秒的量级诊断出各典型故障,满足了发动机故障诊断系统设计的要求。     

大推力氢氧补燃循环发动机故障仿真

针对大推力氢氧补燃循环发动机,使用模块化故障仿真方法,对发动机多种典型故障进行了仿真研究,为建立液体火箭发动机健康监控系统奠定了基础。首先,介绍了大推力氢氧补燃循环发动机的系统组成结构以及工作过程;其次,利用Matlab/Simulink工具构建了发动机系统主要部件的模块库,并根据发动机结构和工作过程,建立了氢氧补燃循环发动机的整体仿真模型;最后,仿真分析了发动机的多种典型故障,并利用Matlab的GUI工具搭建了可视化界面,实现了操作和实现方式的人性化。     

基于系统参考模型的混合故障诊断技术研究

为满足复杂系统的故障诊断需求,提出了一种基于系统参考模型的混合故障诊断方法。针对不同系统中各节点的多种故障模式和交联关系,采用定性和定量的方法建立混合故障诊断参考模型。首先构建系统对象的故障元模型,然后建立对应的领域模型,最后基于故障诊断推理机实现对系统当前故障的诊断。通过构建某飞行数据设备的故障诊断模型,并进行仿真验证,结果表明该方法可以实时准确地判定系统故障,为提高复杂系统故障诊断的效率、提升系统运行安全提供了有效保障。     

基于双通道传感器的航空发动机在线故障诊断系统研究

对基于双通道传感器的航空发动机在线故障诊断和隔离技术进行了研究;在发动机机载非线性模型的基础上,对发动机的双通道传感器分别设计混合卡尔曼滤波器,利用该滤波器在线估计双通道传感器输出,并结合实际双通道传感器测量值以及发动机机载非线性模型的输出值在线实现传感器故障检测和隔离、部件故障及异常检测确认;利用该技术建立了某型涡扇发动机在线故障诊断系统,通过仿真实例验证了该系统的诊断性能,实验结果表明,本文所建立的在线故障诊断系统能够较好的完成故障诊断与隔离、部件故障及异常检测等功能,为此类系统的工程应用提供了理论依据。     

基于免疫Agent的液体火箭发动机故障诊断

为解决液体火箭发动机系统非线性导致的故障诊断困难问题,将免疫Agent(IA)技术应用于液体火箭发动机的故障诊断研究.结合可变半径人工识别球(ARB)方法,在学习人类举一反三的机制,采用最大识别概率原则的基础上,构建了免疫Agent实体,并进行了仿真实验.实验结果表明:该方法训练时间短、正确率高、有较强的抗噪能力和自学习能力,可以应用于液体火箭发动机的状态监测与故障诊断.     

基于可视化界面的液氧甲烷发动机故障建模设计与实现

针对新研制发动机故障样本少,故障模式与效应不易分析等问题,本文基于可视化环境构建了液氧甲烷发动机故障建模方法,首先分析发动机的工作过程和故障模式,提出了添加故障因子的方式构建各个组件的数学公式;其次,采用了一种基于图形化的建模软件搭建了故障仿真系统;最后,基于该平台系统进行了发动机的故障仿真分析。结果表明基于可视化建模平台所构建的发动机故障模型系统能够满足需求并且界面人性化,易于操作。为后续故障诊断工作奠定了坚实的基础。     

大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制设计

提出了大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制系统的软硬件平台,为建立液体火箭发动机综合控制系统奠定了坚实的基础。首先,建立了氢氧补燃发动机实时动态非线性模型,在此基础上得到了设计点线性化模型并验证;其次,在线性模型的基础上采用根轨迹法设计了推力闭环控制器,将控制器与非线性模型联合仿真验证了算法的有效性;最后,介绍了发动机硬件在回路系统的软硬件配置,并进行了控制器的平台验证,从操作和实现方式上验证了软硬件平台。该设计满足算法需求且界面人性化,易于操作。     

模糊推理在军用飞机转速摆动故障诊断中的应用研究

鉴于目前军用飞机维护人员故障处理效率低以及传统故障诊断技术不能充分吸收人类经验的情况,文中运用模糊推理技术,模拟专家故障诊断推理过程,建立了某型军用飞机发动机转速摆动故障的模糊故障诊断模型,并构建了故障诊断系统,对其进行仿真研究;仿真结果表明所建立的模型可以很好地吸收维护人员的故障诊断经验,对故障原因可做出准确判断。     

长期在轨推进系统故障诊断实时仿真技术研究

为了解决长期在轨航天器易出现故障的推进系统故障常规地面检测费时费力且无法完全包络全部故障模式的问题,提出了长期在轨推进系统故障诊断实时仿真技术方案,建立了长期在轨推进系统故障诊断实时测试平台。通过建立推进系统实时仿真模型,实现对长期在轨推进系统的实时仿真;依托实时测试平台对推进系统故障诊断策略进行仿真优化、对在轨飞行器故障进行诊断、并对处置预案进行验证支持故障处置决策。长期在轨推进系统故障诊断实时测试平台有效缩短了器上故障诊断策略的优化迭代周期,同时节省了大量原本用来进行试车的经费。     

空间发动机启动过程的仿真

以液氧/煤油空间推进系统为研究对象,对该系统的动态特性进行了分析和研究,建立了整个推进系统的动态过程的数学模型,并采用Matlab软件中的simulink工具仿真了液氧/煤油发动机动态过程中各参数的变化情况,并对仿真结果进行了具体的分析.虽然采用的是集中参数法,但同时考虑了液体的惯性、粘性和压缩性,所以本文建立的常微分方程组能在一定程度上反映发动机工作过程的分布特性.     

利用粗糙集理论检测和诊断液体火箭发动机故障

在分析液体火箭发动机故障和粗糙集理论特点的基础上,将粗糙集理论应用于液体火箭发动机热试车数据挖掘中。对某发动机的4组热试车数据进行了分析,将原来的24个属性约简为2个,将原来的213个记录约简为5个和4个,得到了影响液体火箭发动机的所有可能的关键的、决定性的故障检测和诊断因素组合,实现了故障的检测和诊断。     

约束关联规则技术检测液体火箭发动机稳态过程

采用了一种基于约束关联规则的分类技术的故障检测方法,对液体火箭发动机的稳态过程试车数据进行挖掘的应用实例表明,该方法能够有效地挖掘测量参数和液体火箭发动机工作情况之间的关联关系,有效地检测出液体火箭发动机的稳态过程中的故障。     

Multiphysics simulations of rocket engine combustion

Recently, the hybrid rocket propulsion has become attractive to the research community and has developed the trend to become an alternative to the conventional liquid and solid rockets. The hybrid rocket is a combination of both the solid and liquid systems with half of the plumbing of the liquid rocket but retaining its operational flexibility and avoiding the explosive nature of the solid rocket. Among available hybrid systems, the N₂O (Nitrous Oxide)–HTPB (Hydroxyl-Terminated PolyButadiene) hybrid propulsion represents the simplest but sufficiently efficient design. Unfortunately, even until now, research in developing hybrid N₂O–HTPB propulsion system still strongly depends on trials-and-errors, which are time-consuming and expensive. Thus, detailed understanding of the fundamental combustion processes that are involved in the N₂O–HTPB propulsion system can greatly impact the research community in this field. This may further facilitate the successful modeling of the combustion processes and help improving the design of N₂O–HTPB propulsion system in the future. A comprehensive numerical model with real-fluid properties and finite-rate chemistry was developed in this research to predict the combustion flowfield inside a N₂O–HTPB hybrid rocket system. Good numerical predictions as compared to experimental data are also presented.     

液体火箭发动机地面试车数据采集与实时故障检测系统

组建了基于PXI的发动机测试与故障检测系统(TFDS),在LabWindows/CVI下实现了多通道、多类型数据的同步实时采集、存储和故障检测.通过历史试车数据回放和实际发动机试车验证表明,TFDS数据采集结果准确,并能够实时有效检测发动机故障并报警,硬件组建方便快捷、软件编程简单易懂,可扩展性和可移植性很强.     

放电故障紫外检测系统及其状态识别方法

紫外成像检测技术是一种检测高压设备故障的新方法;在此技术上研究设计了一种放电故障紫外检测系统,该系统能对实时采集的紫外图像进行相关的技术处理,同时可对故障点进行准确定位;根据数据建立了设备状态模型并提出一种基于人工神经网络的状态识别方法,应用MATLAB工具进行神经网络的设计和模拟,仿真结果达到预期效果;该系统可以准确地诊断设备的故障和运行状况,有较好运用前景和理论意义。