Алгоритмы контроля и диагностики систем управления авиационными ГТД на основе нейросетевых моделей и нечеткой логики

• Автор: Макаров, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В РАБОТЕ.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ЦИФРОВЫХ САУ
1.1 Архитектура современной цифровой системы управления и контроля авиационного двигателя.
1.2 Способы построения алгоритмов контроля и диагностики цифровых САУ ГТД и требования, предъявляемые к ним.
1.3 Перспективы применения интеллектуальных алгоритмов для решения задач контроля и диагностики цифровых САУ ГТД

1.4 Современное состояние в области технической реализации НСмоделсй и алгоритмов.

1.5 Выводы по первой главе. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОСЕТЕВЫХ МОДЕЛЕЙ В ЗАДАЧАХ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ САУ ГТД.

2.1 Разработка и исследование нейросетевых алгоритмов идентификации

2.2 Разработка и исследование нейросетевой модели исполнительного механизма ГТД
2.3 Разработка и исследование архитектуры и структуры нейросетевого регулятора в составе интеллектуальной САУ ГТД
2.4 Синтез нейросетевых алгоритмов контроля и диагностики САУ ГТД на основе метода Е.
2.5 Результаты и выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ С УЧЕТОМ РЕКОНФИГУРАЦИИ САУ ГТД ПРИ
ВОЗНИКНОВЕНИИ ОТКАЗОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
3.1 Идея обеспечения отказоустойчивости САУ ГТД на основе интеллектуальных технологий.
3.2 Разработка алгоритмов контроля и диагностика отказовэлементов канала управления ГТД с учетом реконфигурации при возникновении отказов на. основе методов нечеткой логики
3.3 Разработка алгоритмов контроля и диагностики отказов управляющей части САУ ГТД с учетом реконфигурации при возникновении отказов на основе методов нечеткой логики
3.4 Разработка алгоритмов контроля и диагностики САУ ГТД на основе интеллектуального супервизора.
3.5 Исследование отказоустойчивости нейронной сети на примере НСмодели ГТД.
3.6 Результаты и выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ПРОГРАММНОАППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НЕЙРОСЕТЕВЫХ АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ САУ ГТД.
4.1 Анализ возможных подходов к реализации предложенных нейросетевых алгоритмов контроля и диагностики САУ ГТД.
4.2 Проектирование нейросетевых модулей и алгоритмов1 на базе программируемых логических интегральных схем
4.3 Реализация нейросетевых алгоритмов контроля и диагностики САУ ГТД на ПЛИС.
4.4 Сравнительный анализ эффективности различных способов реализации нейросетевых модулей и алгоритмов в составе бортовой САУ ГТД
4.5 Результаты и выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ


Прогресс цифровой аппаратуры за последние десятилетия привел к значительному увеличению быстродействия, объемовпамяти и надежности бортовых цифровых вычислительных машин БЦВМ ЛА, что позволило вплотную перейти к построению систем управления, контроля и диагностики ГТД в широком диапазоне изменения условий их эксплуатации и условий полета ЛА с использованием принципиально новых алгоритмов, в которых в качестве управляемых переменных используются прямые критериальные параметры тяга, экономичность, запасы газодинамической устойчивости, ресурс и др. Обеспечение эффективной эксплуатации по фактическому состоянию современных газотурбинных двигателей в настоящее время невозможно без применения методов раннего обнаружения и, что не менее важно, прогнозирования возможных неисправностей в работе двигателя и причин их возникновения. Устойчивой тенденцией в развитии САУ ГТД является постоянный рост сложности и числа решаемых с их помощью задач. Наряду с традиционными задачами, САУ ГТД нового поколения должны решать задачи, в которых требуется принимать оперативные решения на основе накопленных знаний в условиях неопределенности и адаптироваться т. На рис. САУ ГТД здесь Д комплекс датчиков, осуществляющих измерение термогазодинамических параметров двигателя ИМ его исполнительные механизмы. В соответствии с принципом Дж. Саридиса, с повышением уровня управления уменьшается требуемая точность обработки управляющей информации, но одновременно увеличивается степень ее интеллектуальности, реализуемая путем использования определенных правил знаний о работе системы в тех или иных в том числе нештатных ситуациях. На нижнем уровне управления САУ используются классические алгоритмы регулирования параметров ГТД на основе текущей информации, поступающей с датчиков и управляющих алгоритмов вышестоящих уровней. Верхний уровень САУ представляют алгоритмы прогнозирования и планирования процессов управления, работающие с обобщенной информацией о состоянии двигателя, его системы управления и окружающей среды. Анализ ситуаций с. Идентификация ГТД Г Регулирование
ГТД
ИМ
Рисунок 1. Состав задач, решаемых с помощью САУ ГТД Уровень диагностики на рис. САУ ГТД. В настоящее время повышение эксплуатационной нагрузки на САУ ГТД приводит к сокращению времени, выделяемого на контроль и диагностику технического состояния САУ, что требует разработки и использования методов контроля, базирующихся на комплексной автоматизации и интеллектуализации этих процессов . Все больше внимания уделяется вопросам построения электронных интеллектуальных систем управления с распределенной структурой. С, быстродействие и степень интеграции элементной базы, усовершенствовать внутрисистемный информационный обмен. Открытые системы такого типа будут иметь более высокую надежность, эксплуатационную технологичность, более низкую стоимость разработки и эксплуатации двигателя. Другое перспективное направление работ связано с созданием электрического самолета и двигателя для него, в котором гидравлические и пневматические исполнительные устройства в системах двигателя САУ, топливная, система, система смазки заменяются бесконтактными вентильными электрическими двигателями с регулируемой частотой вращения. Таким путем решается, в частности, одна из важнейших технических проблем регулирование производительности топливных насосов для снижения подогрева топлива в системе топливопитания двигателя, уменьшения массы системы 2. Такой подход реализуется в перспективных разработках путем создания полностью электрического самолета и электрического ГТД для него. При этом предъявляются новые требования к построению электрической системы самолета увеличивается потребление электроэнергии, для снижения массы электрических агрегатов, и коммуникаций повышается, напряжение бортовой сети до В, на двигателе необходимо разместить, электрогенератор повышенной мощности, обеспечить работу при изменяющейся частоте вращения генератора и др. Концепция электрического самолета предполагает применение электрической энергии во всех системах самолета и двигателя. К ним относятся система кондиционирования воздуха и противообледенительная система, электрическими заменяются гидравлические приводы органов управления полетом, в тормозной системе и управлении выпуском шасси, в устройствах реверса тяги и др.