Контроль и диагностика технического состояния авиационных двигателей на основе интеллектуального анализа данных

• Автор: Жернаков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 364 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ГТД

1.1. Современный авиационный двигатель как сложный технический объект мониторинга.

1.2. Общая характеристика проблемы мониторинга и управления эксплуатацией авиационного двигателя по техническому состоянию
1.3. Современные информационные технологии мониторинга состояния сложных технических объектов.
1.4. Интеллектуальные технологии автоматизации испытаний и управления эксплуатацией авиационного двигателя

1.5. Концепция решения проблемы информационного мониторинга

параметров авиационного ГТД

Результаты и выводы по первой главе

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОЛОГИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Применение технологий системного моделирования на этапе проектирования интеллектуальной системы мониторинга состояния авиационного двигателя.
2.2. Разработка комплекса функциональных моделей процесса мониторинга параметров авиационного ГТД
2.3. Разработка комплекса информационных моделей процесса мониторинга параметров авиационного ГТД .
2.4. Разработка динамической модели процесса мониторинга состояния авиационного ГТД.
2.5. Требования к экспертной системе мониторинга состояния
авиационного ГТД на основе ШЕР моделей.
Результаты и выводы по второй главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МЕТОДОВ У КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО состояния
АВИАЦИОННОГО ГТД НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ЭС.
3.1. Введение
3.2. Решение задач контроля и диагностики на основе компонентной реализации математической модели ГТД в среде экспертной системы СРКП
3.2.1. Реализация компонентных математических моделей ГТД на основе семантических сетей
3.2.2. Методика наполнения баз знаний экспертной системы СРКК
3.2.3. Особенности решения задач контроля и диагностики ГТД с использованием экспертной системы СРКИ.
3.3. Решение задач контроля и диагностики ГТД в среде экспертной
системы ПЬБЬеи 3.0
3.3.1. Представление математической модели ГТД в базе знаний экспертной системы ТШ5Ье 3.0
3.3.2. Решение задач контроля и диагностики ГТД в среде экспертной системы ТПБЬеИ 3.0
3.4. Решение задач контроля и диагностики ГТД с использованием
пакета прикладных программ Диагноз
3.4.1. Основные принципы реализации алгоритмов контроля и диагностики ГТД с использованием пакета прикладных программ Диагноз.
3.4.2. Представление математической модели ГТД в среде пакета
прикладных программ Диагноз.
3.4.3. Особенности решения задач контроля и диагностики ГТД с помощью пакета прикладных программ Диагноз
3.5. Сравнительный анализ полученных результатов
Результаты и выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. НЕЙРОСЕТЕВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГТД.
4.1. Идея предлагаемого подхода
4.2. Классификация режимов работы ГТД на основе нейронных сетей .
4.3. Идентификация характеристик ГТД на основе нейронных сетей
4.3.1. Идентификация параметров многорежимной модели ГТД на основе нейронных сетей.
4.3.2. Решение задачи идентификации обратной многорежимной модели ГТД на основе НС
4.3.3. Идентификация динамической многорежимной модели ГТД
4.4. Контроль технического состояния ГТД на основе нейронных сетей .
4.5. Диагностика технического состояния ГТД на основе нейронных сетей
4.6. Прогнозирование технического состояния ГТД на основе нейронных сетей
4.7. Отладка параметров ГТД с использованием нейронных сетей
Результаты и выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
НЕЙРОСЕТЕВОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ЭКСПЕРТ НЕЙРО КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННОГО ГТД
5.1. Краткий обзор нейросетевых экспертных систем
5.2. Общая структура нейросетевой экспертной системы Эксперт Нейро.
5.3. Особенности программной реализации интерфейса и программных модулей нейросетевой экспертной системы Эксперт Нейро
5.4. Методика работы с нейросетевой экспертной системой Эксперт Нейро.
5.5. Особенности бортовой реализации нейросетевых алгоритмов
контроля и диагностики ГТД.
5.5.1. Восстановление информации с использованием нейросетевой модели ГТД на примере БСКД ЭСУ .
5.5.2. Восстановление информации при отказах датчиков с
использованием автоассоциативной нейронной сети
Результаты и выводы по пятой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
4 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Введение
Актуальность


Зависимость вероятности работы двигателя без досрочного съема за ресурс от его величины и наработки на отказ, где 7дс время досрочного съема ч. На рис. Где, приводящей к досрочному съему двигателя. Как известно 6, 6, 7, величина наработки на досрочный съем, равная 4 ч, считается вполне удовлетворительной для современных двигателей пассажирских самолетов. Из графиков на рис. Гдс и ресурсе 3 ч около двигателей не выработают установленного ресурса и будут сняты изза отказов досрочно при Гдс 0, досрочно будут сняты двигателей. Из данного примера ясно, что при больших величинах ресурсов порядка 4 ч понятие фиксированного межремонтного ресурса теряет смысл, так как большинство ГТД не дорабатывает до установленного срока ремонта. Эти двигатели будут ремонтироваться в зависимости от их фактического состояния. Следовательно, неизбежным следствием больших величин ресурса является ремонт по состоянию, или, точнее, эксплуатация и обслуживание авиационных двигателей по состоянию, при которых какойлибо более или менее крупный ремонт осуществляется на конкретном экземпляре двигателя не после заранее намеченной величины его наработки, а когда этого требует его фактическое состояние. ГТД с неисправностями на ранней стадии их развития, т. Таблица 1. Необходимость индивидуального контроля ГТД объясняется значительной неоднородностью ряда эксплуатационных показателей, от которых зависит надежность авиационных двигателей. Это, неоднородность и многообразие причин отказов табл. В работе 6 показано, что внедрение системы обслуживания по состоянию дает экономию от до стоимости всего парка ГТД. В работах , 7, 9, 4, 6 показано, что для выявления пред отказного состояния авиационного двигателя может быть применен принцип назначения упреждающих допусков на диагностические параметры. При этом под упреждающим допуском понимают совокупность значений параметров, заключенных между предельным и предотказовым уровнями измеряемого параметра. Выход параметра за предельный уровень означает отказ. Достижение же предотказного уровня означает необходимость выполнения профилактических работ или замены изделий. Реализация стратегии технического обслуживания и ремонта по состоянию с контролем параметров требует установления количественных связей между значениями упреждающих допусков на каждый из контролируемых параметров авиационного двигателя и периодичностью их проверок. ГТД принимается по результатам непрерывного или периодического контроля его параметров, определяющих техническое состояние авиационного двигателя. Основой отслеживания и реализации стратегий технического обслуживания и ремонта авиационного ГТД является программа технического обслуживания и ремонта. Главной особенностью такой программы является то, что состояния процесса эксплуатации ГТД и объемы работ по обслуживанию и ремонту здесь назначаются в соответствии с возникающими у них техническими состояниями. Программа технического обслуживания и ремонта представляет собой документ, устанавливающий стратегии, количественные и качественные характеристики видов технического обслуживания и ремонта, порядок их корректировки в процессе эксплуатации. В трехмерном виде программу технического обслуживания и ремонта ГТД можно представить рис. Рис. ГТД по наработке НАР, по состоянию с контролем параметров КП, по состоянию с контролем уровня надежности КУН по оси аппликат составные части объекта ГТД, подсистемы ПС, узлы У, агрегаты А, функциональные элементы ФЭ. Программа управления техническим обслуживанием и ремонтом ГТД постоянно совершенствуется на всех этапах его жизненного цикла и особенно в процессе его регулярной эксплуатации, а это означает, что на различных этапах в программе может измениться доля различных стратегий и режимов технического обслуживания и ремонта. Процесс эксплуатации ГТД по техническому состоянию основан на предположении, что реальное техническое состояние практически всех отказавших узлов, агрегатов и систем двигателя с определенной периодичностью и точностью оценивается по контролю их параметров, что позволяет эксплуатировать авиационный двигатель до появления признаков опасного снижения надежности.