[发明专利]一种基于故障假设的气路故障诊断方法

说明书

本发明提供了一种基于故障假设的气路故障诊断方法，包括：S1、构建发动机热力学模型，获取发动机某一工况下的仿真数据；S2、对发动机在该工况下试验，获取试验数据；S3、对试验数据与仿真数据进行匹配，并依据气路分析指数获取匹配一致性结果；S4、基于匹配一致性结果，对发动机气路故障初步判断；S5、判断发动机有气路故障时，基于故障假设方法进行故障诊断，获取引起发动机气路故障的位置及故障原因。本发明提供的气路故障诊断方法能自动搜索、减少搜索步数、扩大搜索范围，可以快速排查出故障位置及原因。同时，通过气路分析指数评估诊断结果，大大提高了航空发动机气路故障诊断的准确性及可靠性。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，涉及动力机械诊断技术，具体为一种基于故障假设的气路故障诊断方法。

背景技术

航空发动机作为飞机的心脏，其结构复杂而且工作环境恶劣，发动机长时间服役过程中，由于自然磨损、疲劳、腐蚀、积垢等原因会导致其结构尺寸发生变化、部件性能衰退或恶化；部件性能也会随着服役时间增加发生缓慢退化；传感器故障易发元件之一，且气路故障与传感器故障共同影响着航空发动机的性能与可靠性，影响飞行安全。因此，需要对发动机气路故障进行诊断，以保证发动机的安全工作，例如发动机气路故障诊断中，气路故障诊断是保证发动机性能与可靠性，以及降低使用维护成本的重要手段。

自1972年Urban提出了小偏差模型法后，不同的气路故障诊断方法相继提出和发展，例如，采用GPA法、遗传算法、人工神经网络法、模糊辨识法、卡尔曼滤波法等进行气路故障诊断，但是上述方法均没有从系统上分析气路故障与传感器故障；而且GPA法采用的是for循环进行搜索，其存在搜索时间长、迭代次数多的问题。

鉴于此，需要对气路故障诊断方法进行改进。

发明内容

针对目前气路故障诊断算法存在的迭代次数多、搜索时间长的问题，经分析气路故障诊断是以传感器测量信号为基础工作的，传感器信号工作正常与否将直接影响到气路故障诊断，因此需要采用新的方法排查出异常数据或者故障传感器故障数据，在此基础上，本发明设计了一种基于故障假设的气路故障诊断方法。

实现发明目的的技术方案如下：一种基于故障假设的气路故障诊断方法，包括以下步骤：

S1、构建发动机热力学模型，获取发动机某一工况下的仿真数据；

S2、对发动机在该工况下试验，获取试验数据；

S3、对试验数据与仿真数据进行匹配，并依据气路分析指数获取匹配一致性结果；

S4、基于匹配一致性结果，对发动机气路故障初步判断；

S5、判断发动机有气路故障时，基于故障假设方法进行故障诊断，获取引起发动机气路故障的位置及故障原因。

进一步地，步骤S1中，发动机热力学模型的构建方法为：依据发动机中部件特性构建发动机热力学模型。

进一步地，步骤S3中，试验数据与仿真数据采用加权最小二乘法模型进行匹配。

进一步地，步骤S4中，基于匹配一致性结果，对发动机气路故障初步判断，判断结果包括无气路故障或者有气路故障；

其中，有气路故障包括传感器故障和/或气路故障。

进一步地，步骤S5中，判断发动机有气路故障时，基于故障假设方法进行故障诊断，获取引起发动机气路故障的位置及故障原因，包括：

S51、对发动机各气路的传感器数据判断，判断结果包括：

若传感器数据无异常，则判断气路存在故障；

若传感器数据有异常，则判断传感器异常和/或气路异常；

S52、基于故障假设方法对传感器判断，获取传感器故障判断结果；