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飞机环境控制系统的故障诊断研究[D]_西工大_赵俊茹1
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85页
摘要飞机环境控制系统简称环控系统的基本任务是使飞机的座舱和设备舱在各种飞行条件下都具有良好的环境以满足飞行人员乘客和设备的正常生活条件和工作需要由于环控系统在飞
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分类号: V355
学校代号 10699
密 级:
学 号 026090349
西 北 工 业 大 学
硕 士 学 位 论 文
学位研究生
题目
飞机环境控制系统的故障诊断研究
作者
赵俊茹
指导教师
史忠科
专业技术职务
教授
学科
(
专业
)
交通信息工程及控制
申请学位日期
2005
年
3
月
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西北工业大学硕士学位论文 摘 要
摘 要
飞机环境控制系统 简称环控系统 的基本任务是使飞机的座舱和设备舱
在各种飞行条件下都具有良好的环境 以满足飞行人员 乘客和设备的正常生
活条件和工作需要 由于环控系统在飞机中的特殊地位 对环控系统进行故障
诊断研究 对于提高环控系统的可靠性和维护性具有重要意义
针对环控系统日益复杂 而对其故障诊断的应用研究却不多见这一问题
论文对故障诊断方法在环控系统中的应用进行了系统和深入地研究
首先 论文在已有研究的基础上 完善了飞机环控系统部件的数学模型
具体建立了包括热交换器 涡轮与压气机 管路等主要部件的数学模型 并利
用 Matlab 对各个系统进行了建模 同时进行了仿真验证 文中建立的模型为进
一步研究环控系统的故障诊断提供研究基础
其次 飞机环境控制系统比较复杂 故障模式较多 采用单一的故障诊断
方法难以对系统进行有效的诊断 论文综合运用多种故障诊断方法对飞机环控
系统进行故障诊断研究 根据各部件的故障特点 文中运用参数估计的故障诊
断方法对热交换器进行了故障诊断研究 运用专家系统的故障诊断方法对涡轮
与压气机系统进行了故障诊断研究 运用了基于观测器的故障诊断方法对控制
组件进行了故障诊断研究 文中对各部件的典型故障进行了仿真研究 仿真结
果表明了文中所用故障诊断方法是有效的 具有很好的应用价值
最后 在以上研究的基础上 利用Matlab开发了飞机环控系统故障诊断仿
真软件 该软件可实现环控系统故障诊断的仿真
关键词 飞机环境控制系统 故障诊断 参数估计 专家系统 观测器
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西北工业大学硕士学位论文 Abstract
Abstract
The aim of the Environment Control System (ECS) of aircraft is to supply a
high quality air in order to comfort passengers and crew, as well as to cool the
electronic devices. Due to the important function of ECS in aircraft, it is rather
essential to diagnose the faults for the ECS effectively and enhance the reliability of
this system.
With the complexity of the ECS increasing and less fault diagnosis research on
this system, the fault diagnosis for the ECS is studied to solve this problem in this
paper.
Firstly, based on previous research, mathematical models of the ECS are
improved. The mathematical models of heat exchanger, turbo, compressor and pipe
are set up in this paper. Using MATLAB, the process of the ECS is simulated. The
mathematical models are useful to study fault diagnosis for the ECS.
Secondly, because of the complexity of the ECS, several methods of fault
diagnosis are used in this system. According to the differences of the ECS
components, the parameter estimation method is applied in heat exchanger, the
expert system method is used to turbo and compressor, and the observer-based
method is used to the control system. The typical faults of these components are
simulated in MATLAB environment. The results indicate that these methods are
correct and effective.
Finally, base on the research mentioned above, simulation software of fault
diagnosis for the ECS is developed through MATLAB. The simulation function of
fault diagnosis for the ECS is implemented in this software platform.
Key Words: Flight Environment Control System(ECS), Fault diagnosis, Parameter
estimation, Observer, Expert system
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86275595/bg4.jpg)
西北工业大学硕士学位论文 目录
- 1 -
目 录
第一章 绪论 ...................................................... 1
1.1 引言 ......................................................... 1
1.2 论文选题目的 ................................................. 1
1.3 论文选题背景及意义 ........................................... 1
1.4 国内外研究现状及存在问题 ..................................... 2
1.4.1 现代故障诊断技术概述 ..................................... 2
1.4.2 国内外研究现状及存在问题 ................................. 4
1.5 论文主攻关键及研究内容 ....................................... 5
1.6 论文章节安排 ................................................. 6
第二章 基本原理与方法 ............................................ 8
2.1 引言 ......................................................... 8
2.2 故障诊断的基本概念与名词 ..................................... 8
2.3 故障诊断基本原理与方法 ....................................... 9
2.3.1 参数估计故障诊断方法 ..................................... 9
2.3.2 观测器的故障诊断方法 .................................... 13
2.3.3 专家系统的故障诊断方法 .................................. 16
2.4 本章小结 .................................................... 18
第三章 数学模型的建立 ........................................... 19
3.1 引言 ........................................................ 19
3.2 飞机环境控制系统概述 ........................................ 19
3.2.1 飞机环境控制系统发展概况 ................................ 19
3.2.2 飞机环境控制系统的工作原理介绍 .......................... 20
3.3 主要部件数学模型的建立 ...................................... 21
3.3.1 热交换器数学模型的建立 .................................. 21
3.3.2 压气机模型的建立 ........................................ 25
3.3.3 涡轮模型的建立 .......................................... 28
3.3.4 绝对压力调节器模型的建立 ................................ 31
3.3.5 管路系统模型的建立 ...................................... 31
3.3.6 控制部件模型的建立 ...................................... 31
3.4 飞机环境控制系统的仿真研究 .................................. 32
3.4.1 仿真软件的选择 .......................................... 32
3.4.2 飞机环境控制系统仿真 .................................... 32
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86275595/bg5.jpg)
西北工业大学硕士学位论文 目录
- 2 -
3.5 本章小结 .................................................... 38
第四章 飞机环境控制系统故障诊断研究.............................. 39
4.1 引言 ........................................................ 39
4.2 飞机环境控制系统故障诊断研究 ................................ 39
4.2.1 热交换器的故障诊断研究 .................................. 39
4.2.2 涡轮与压气机的故障诊断研究 .............................. 48
4.2.3 控制组件的故障诊断研究 .................................. 56
4.3 本章小结 .................................................... 64
第五章 软件的设计与实现 ......................................... 65
5.1 引言 ........................................................ 65
5.2 系统总体设计 ................................................ 65
5.2.1 系统特点 ................................................ 65
5.2.2 系统主要功能 ............................................ 65
5.2.3 系统设计原则 ............................................ 66
5.3 系统软件实现 ................................................ 66
5.3.1 开发工具的选择 .......................................... 66
5.3.2 诊断系统总体结构 ........................................ 66
5.3.3 诊断系统流程 ............................................ 67
5.4 诊断结果分析 ................................................ 69
5.5 本章小结 .................................................... 72
第六章 总结与展望 ............................................... 73
致 谢 ........................................................ 75
参考文献 ........................................................ 76
攻读硕士期间发表论文 ............................................ 80
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