基于信息融合的航空發(fā)動機故障診斷方法

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1、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士學(xué)位論文DOCTORALDISSERTATION（電子科技大學(xué)圖標(biāo)）論文題目基于信息融合的航空發(fā)動機故障診斷方法學(xué)科專業(yè)機械電子工程指導(dǎo)教師黃大貴教授作者姓名吳文杰學(xué)號200510801002萬方數(shù)據(jù)分類號密級注1UDC學(xué)位論文基于信息融合的航空發(fā)動機故障診斷方法（題名和副題名）吳文杰（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名黃大貴教授電子科技大學(xué)成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請專業(yè)學(xué)位級別博士專業(yè)名稱機械電子工程論文提交日期2011.5.11論文答辯日期2011.6.3學(xué)

2、位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會主席殷國富評閱人杜平安2011年6月11日注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。萬方數(shù)據(jù)FaultDiagnosisMethodsoftheAero-engineBasedonInformationFusionMajor:MechatronicsEngineeringAdvisor:Prof.DaguiHuangAuthor:WenjieWu萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含

3、為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名：吳文杰日期：2011年6月11日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：吳文杰導(dǎo)師簽名：黃大貴日期：2011年6月11日萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)摘要摘要航空

4、發(fā)動機是飛機的心臟，因發(fā)動機故障造成民機航班延誤和軍機被迫停飛事件時有發(fā)生，其危害的嚴重性及維修費用的增加早已被人們普遍認識，這種情況對處于研制試驗中的新機更是如此。本文因此提出了發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷這一熱門的研究課題，以便能根據(jù)監(jiān)測參數(shù)預(yù)報故障的發(fā)生，并對發(fā)生的故障做出正確的診斷結(jié)論，為達到保證地面試車安全，節(jié)約維修與試驗費用，提高試車效率的目的提供技術(shù)支持。本文從信源獲取的一致性和提高故障診斷準(zhǔn)確率和可靠性的目標(biāo)出發(fā)，將多傳感器信息與人工智能技術(shù)融合，對航空發(fā)動機試驗中發(fā)生的諸如傳感器故障、氣路故障和機械振動故障的各種檢測與診斷方法，進行了系統(tǒng)性的研究、仿真驗證、比較和優(yōu)

5、化，主要內(nèi)容有：（1）結(jié)合發(fā)動機性能故障診斷特點和現(xiàn)場試驗用分布式測控網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出了分層次優(yōu)化的發(fā)動機試驗三級式融合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（2）開展了多傳感器數(shù)據(jù)（信息）時空配準(zhǔn)的方法研究，應(yīng)用樣條插值與濾波重構(gòu)、時鐘同步與幀采集同步技術(shù)，提出了基于幀同步模型的系統(tǒng)同步整合新方法。（3）應(yīng)用多種改進BP網(wǎng)絡(luò)、徑向基網(wǎng)絡(luò)、概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、SOFM自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)、ELman回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論，對其在不同規(guī)格化方式和噪聲干擾條件下的故障診斷可靠性及準(zhǔn)確率展開了對比研究。（4）通過對模糊聚類診斷方法的研究，得到了“用隸屬函數(shù)的模糊診斷，以選用高斯型隸屬函數(shù)為最佳；而用距離貼近度方法的模糊診斷

6、，以選用夾角余弦距離為最好”的結(jié)果。（5）通過對支持向量機診斷方法的研究，為解決它存在不能正確識別區(qū)分兩個線性相關(guān)性很強的故障樣本的局限，提出“分類率”的概念，改進了診斷判決規(guī)則，形成了一種新的基于支持向量機的信息融合故障診斷方法，并仿真驗證其可靠性和準(zhǔn)確率。（6）通過基于D-S證據(jù)理論的信息融合故障診斷方法研究，發(fā)現(xiàn)對同一故障例進行融合診斷時，兩個用不同診斷算法的證據(jù)體的診斷輸出可信度值大不相I萬方數(shù)據(jù)摘要同，甚至出現(xiàn)矛盾的結(jié)果，本文提出“偏離率”概念，改進了診斷判決規(guī)則和算法，進一步提高了融合診斷準(zhǔn)確率。（7）通過將小波五層分解提取故障特征和應(yīng)用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷故障的方法相融

7、合，構(gòu)成小波概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，取得了對發(fā)動機振動故障的診斷十分滿意的效果。關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機，信息融合，故障診斷方法，分布式數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，故障特征提取II萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTABSTRACTAero-engineistheheartofaircraft,flightdelaysofcivilaircraftandgroundingincidentsofmilitaryaircraftoftenoccurduetoenginefailure.Theseriousharmandmai