Qiao Weiyang. A study on the wing noise source based on the fly2over measurements with a planar microphone array
[D]. Xi ’an: Northwestern Polytechnical University, 1999. (in Chinese)
[ 17 ] Michel U , Qiao W Y. Directivity of flap side2edge noise as observed with a phased microphone array on landing air2 craft[J ]. The Journal of the Acoustical Society of Ameri2 Qiao Weiyang , Michel U. A study on landing gear noise based on the fly2over measurements with an planar micro2 phonearray[J].Applied Acoustics, 2001,20 (2):125. (in Chinese)
作者简介 :
乔渭阳 (1963 -) 男 ,博士 ,教授 ,博士生导师。主要研究方向 :
航空燃气涡轮发动机气动热力学、气动声学。
Tel :029288492195 E2mail :Qiaowy @nwpu. edu. cn
(责任编辑 :刘振国 )
文章编号 :100026893 (2008) 0320548206
基于双模型滤波算法的环控系统换热器故障诊断
庞丽萍 1,曲洪权 2,董素君 1 (11北京航空航天大学航空科学与工程学院 ,北京 100083) (21北方工业大学信息工程学院 ,北京 100041)
Fault Diagnosis Algorithm for Heat Exchanger of
Pang Liping1 , Qu Hongquan2 , Dong Sujun1
(11 School of Aeronautic Science and Engineering , Beijing University of Aeronautics
(21 College of Information Engineering , North China University of Technology , Beijing 100041 , China)
摘 要 :在建立飞机环控系统数学模型的基础上 ,提出采用双模型滤波方法进行参数估计、状态预测和故障诊断 ,提高飞机环控系统故障诊断的快速性和准确性。如果采用最小二乘算法 ,参数估计是静态的 ,故障诊断延迟一般较大 ;采用单模型扩展 Kalman滤波算法 ,虽然能够实现动态估计 ,但不能同时兼顾稳态过程和过渡过程 (突发故障 )的参数估计 ,导致误差较大。为了解决上述难题 ,针对飞机环控系统换热器故障诊断 ,提出两模型滤波算法。该算法由两个滤波器组成 ,分别用于跟踪系统的稳态和过渡过程。由于采用了两滤波器模型分别匹配不同的系统特征 ,能够改善飞机环控系统不同状态下的参数估计和状态预测性能 ,从而提高系统故障诊断的精度和速度。仿真结果证实了该算法的有效性。关键词 :飞机环控系统 ;双模型滤波 ;扩展 Kalman滤波 ;故障诊断 ;换热器中图分类号 : TP391. 9 文献标识码 :A Abstract : A fault diagnosis algorithm based on the double model filter (DMF) for a heat exchanger of the air2 craft environment control system (ECS) is developed to improve the capability of fault diagnosis. The mini2 mum mean2square values currently used in fault diagnosis can only get the static estimate values ,and although theextended Kalmanfilter (EKF)canrealizedynamicparameterestimation,yetforanonlinearsystem,asin2 gleEKFdoesnotexhibitgoodabilityforeitherthenormalprocessorthefaultprocess. FortheaircraftECS, a fault diagnosis algorithm based on DMF is presented in this paper to deal with nonlinear systems. Two filters are used to track the different processes (normal or fault) in the DMF. For the ECS , two filters are used re2 spectively to trace the steady state and the transient state of the system. The performance of parameter estima2 tionandstatepredictionfor ECScanbeimprovedbyusingthismethod,andtheaccuracyandspeedoffault di2 agnosis are also improved. Simulation is done to demonstrate the performance of this fault diagnosis algorithm.
Key words : aircraftenvironmentcontrolsystem;doublemodelfilter;extended Kalmanfilter;faultdiagnosis; heat exchanger
飞机环控系统 ( ECS)故障诊断的主要目的意义 ,能对设备故障做出早期预报和快速诊断 ,是提高飞机的可靠性和安全性 ,通过实时监控避免或减少事故发生。和故障诊断 ,确保飞机座舱和设备在各种飞行现代故障诊断技术可分为基于数学模型、基条件下具有良好的环境参数 ,以满足人员和设于信号处理和基于知识的故障诊断方法。前两种备的正常生活和工作需要。随着其复杂程度的故障诊断方法应用较多。基于数学模型的故障诊日益提高 ,运行中不可避免地会出现各种故障。断方法 ,优点是能深入系统本质的动态性质、实现目前的措施主要是针对已经发生故障的补救 ,实时诊断 ,缺点是当系统模型未知、不确定或具有没有实时性 ,但及时查明故障原因仍具有重要非线性时 ,这种方法不易实现 ;基于信号处理的方
收稿日期 :2007211220 ;修订日期 :2008201227法回避抽取对象数学模型的难点 ,对于线性系统基金项目 :航空科学基金 (2006ZC51035)和非线性系统都能适用 ,但只能故障确认 ,故障查通讯作者 :庞丽萍 E2mail : pangliping @buaa. edu. cn明功能较弱 [122]。
合建立的数学模型 ,根据在线动态观测信号
,采用
器动态模型
[82
11 ]。双模型滤波技术 ,同时完成实时模型参数估计和系冷边入口温度为冲压空气温度 : 统状态预测 ,从而实现环控系统的动态故障预报与tc ,in (τ) =tram (τ)诊断。 DMF采用多个模型分别跟踪系统的稳态过
飞机环控系统中 ,部分组件具有动态变化的不确定性和非线性 ,对故障诊断提出了更高的要求。针对目前故障诊断方法的不足 ,以及飞机环控系统要求的实时性 ,有必要提出新的动态故障预报与诊断方法。传统的基于最小二乘的静态算法 ,以及依靠单模型的线性最优卡尔曼算法都无法获得满意的效果 [325]。
本文提出一种基于双模型滤波 (DMF)方法的环控系统换热器动态故障诊断新方法。该方法结
程和过渡过程 (
突发故障 ),利用实时观测信号 ,在线辨识模型参数 ,完成模型状态 (如温度 )的准确预测 ,实现飞机环控系统动态的故障预测与诊断。该方法结合了基于数学模型和基于信号处理的两种故障诊断方法的优点。
1 飞机环控系统
11 1 典型飞机环控系统
图 1为某型飞机高压除水环控系统 [6] ,从发动机压气机供出的空气 ,首先经过供气调节装置 ,然后经过初级热交换器、升压式压气机和次级热交换器 ,进入高压除水部分的回热器 ,再进入冷凝器。利用涡轮出口的低温空气对冷凝器进行冷却 ,冷凝器内将凝结大量水分 ,通过高压水分离器分离 ;没有被分离的水分通过回热器时再蒸发。较干燥的空气经涡轮膨胀冷却后 ,温度变得较低 ,再通过冷凝器 ,一方面作为冷源 ,另一方面给涡轮出口凝结出的水分或冰加温、溶化并蒸发 ,使冷凝器出口提供干燥和低温的空气 ,满足座舱和电子设备舱的需要。
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本文链接地址：航空学报08大飞机专刊(87)
