一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法技术

本公开提供了一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法，构建了基于参数偏差统计特征的匹配诊断模块，采用基于故障敏感度的加权D‑S证据理论对诊断结果进行了融合，减小甚至消解发动机容积效应、金属热传递以及测量噪声和偏移对发动机故障诊断的不利影响，提高了发动机故障诊断的准确度和可靠性；为了解决多测量参数融合冲突问题，通过故障敏感性分析，获取不同测量参数的可靠度，从而对不同测量参数统计分布特征的故障诊断结果进行融合过程中赋予不同的权重系数，使诊断的可信度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法
本公开涉及航空发动机故障诊断与健康管理
，尤其涉及一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法。
技术介绍
航空发动机是一个集机、电、液、气及各种高新技术于一体的大型复杂机电系统。发动机结构复杂且零部件的加工、安装要求较高，其所处工作环境十分严峻，涡轮前温度最高可达2000K，转子转速超过10000rpm，并且在使用过程中要经常执行起飞、爬升、巡航等任务，长期承受较高的离心负荷、气动负荷、高温和大气温差负荷以及振动的交变负荷等，不可避免地会发生故障。为了保证发动机的安全、可靠运行，通过发动机传感器所采集的测量参数对发动机进行故障诊断，并对发生的或者可能要发生的问题进行评估具有重要的价值和意义。发动机的故障诊断，特别是气路故障诊断受发动机状态的影响较大，因为当前的发动机气路故障诊断方法中大多数的方法都是在稳定工作状态进行诊断，可是发动机从一个稳定工作状态到另一个稳定工作状态，由于发动机容积效应和金属热传递的影响，在相当一段时间内发动机内部是一个准稳态过程。同时发动机的传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：/n数据预处理：对发动机历史数据分别进行数据清洗、相似转换、稳态截取、数据智能标签添加操作，得到进口条件一致、带数据智能标签的稳态数据；/n基准模型构建：以稳态数据中带正常标签的数据作为输入，通过建立发动机主要测量参数与发动机被控参数之间的映射关系进行基准模型建模，得到发动机基准模型，为故障诊断提供支持；/n偏差统计特征提取：基于发动机基准模型，以稳态数据中带故障标签的数据作为输入，获取发动机测量参数与发动机基准模型之间的差值；然后根据发动机故障发生对发动机测量参数影响，进行敏感性分析；基于偏差的统计特征提取，...

【技术特征摘要】
1.一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
数据预处理：对发动机历史数据分别进行数据清洗、相似转换、稳态截取、数据智能标签添加操作，得到进口条件一致、带数据智能标签的稳态数据；
基准模型构建：以稳态数据中带正常标签的数据作为输入，通过建立发动机主要测量参数与发动机被控参数之间的映射关系进行基准模型建模，得到发动机基准模型，为故障诊断提供支持；
偏差统计特征提取：基于发动机基准模型，以稳态数据中带故障标签的数据作为输入，获取发动机测量参数与发动机基准模型之间的差值；然后根据发动机故障发生对发动机测量参数影响，进行敏感性分析；基于偏差的统计特征提取，把发动机测量参数转换为能够支持故障诊断的统计分布特征，构建发动机统计分布特征库；
融合诊断：对发动机统计分布特征库进行发动机单个参数的统计分布特征匹配，基于单测量参数偏差统计特征的进行故障诊断；对基于单测量参数统计分布特征的故障诊断结果进行归一化；对不同测量参数统计分布特征的故障诊断结果，利用加权D-S证据理论方法进行诊断结果融合；对融合诊断结果进行优化和综合，取得最终诊断结果。


2.如权利要求1所述的一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法，其特征在于，所述数据预处理的具体步骤如下：
数据清洗：采用基于中值滤波、均值滤波的方式清洗掉发动机历史数据中的异常值；
相似转换：利用发动机相似原理，通过把发动机进口的温度、压力对齐到标准大气条件下，调整发动机各流道截面的参数，消除进口高度、马赫数、温度、压力的不一致对分析结果的影响；
稳态截取：设定某长度的移动窗口，根据移动窗口内的被控参数的斜率截取稳态段数据，提取出发动机状态相对稳定的一段时间的数据，得到稳态数据；
数据智能标签：根据发动机各稳态段数据的统计特性，采用无监督学习方法实现发动机故障数据与异常数据的分类，采用C均值聚类算法确定发动机数据的标签，并根据发动机试车记录、孔探、下发拆解的分析结果给聚类后的数据添加相应的标签。


3.如权利要求1所述的一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法，其特征在于，所述基准模型构建的具体步骤如下：
通过风扇导叶角度、压气机导叶角度、尾喷管面积把带正常标签的数据进行分割；
求取不同数据集各稳态段的均值构建插值表，通过建立发动机主要测量参数与被控参数之间的映射关系，得到发动机基准模型。


4.如权利要求1所述的一种基于统计分布特征的航空发动机气路故障融合诊断方法，其特征在于，所述偏差统计特征提取的具体步骤如下：
偏差获取：在被控转速、风扇导叶角度、压气机导叶角度、尾喷管面积参数对齐的情况下，获取发动机测量数据与发动机基准模型之间的差值；
故障敏感性分析：对于m类发动机典型的故障模式，每类故障模式对n个测量参数的影响各不相同，通过对比发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：范满意，孔祥兴，张瑞，杨博闻，李洋洋，梁宁宁，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11