基于多维球体信息融合的航空发动机故障分类研究
Research of Fault Classification in Aero-Engine Based on Multi-Dimension Sphere Information Fusion
DOI: 10.12677/CSA.2018.86110, PDF,   
作者: 薛庆增*:海军驻沈阳地区发动机专业军事代表室,辽宁 沈阳;付国梁, 孙 涛:海军航空大学,山东 烟台;嵇明钊, 李 冬:91899部队,辽宁 葫芦岛
关键词: 航空发动机多维几何球体距离信息融合故障分类改进粒子群算法Aero-Engine Multi-Dimension Geometrical Sphere Distance Information Fusion Fault Classification Improved Particle Swarm Algorithm
摘要: 针对航空发动机各类故障表征参数存在耦合且故障类别不易区分的问题,引入多维几何球体距离信息融合的方法,旨在解决航空发动机多故障模式分类的问题。基于发动机自适应模型生成对应的性能参数和测量参数组成故障样本,利用样本的先验状态作为类别标签。同时去掉异常故障样本,并将每一类故障数据看成是一个多维几何球体,利用带动态邻域的自适应粒子群算法确定最优的几何球体的中心以及半径,得到的球体能更好地区分不同的故障类别。同时融合多个几何球体距离的信息,克服了以往仅仅依据样本点与故障类别中心的距离进行分类的弊端。将该方法应用到某航空发动机故障分类中。结果表明,故障分类精度达到96.67%,且计算时间比其他故障分类方法短。
Abstract: Aiming at the problem that fault parameters are coupled and classification is difficult to distinguish, distance information fusion on multi-geometrical sphere was introduced to solve the classification problem for multi-faults of aeroengine. This method used self-adaptive model to produce corresponding performance parameter; these parameters were composed of fault sample; the preview state of the sample was taken as classification label; exceptional sample was eliminated, every kind of fault was looked upon as a multi-dimension geometrical sphere, the core and radius of sphere were determined by self-adaptive particle swarm optimization with dynamic neighborhood, thus the sphere can classify fault well, and distance information of spheres was fused, overcoming the defects that classified simply by distance between sample point and core. This method was applied to fault classification in the aeroengine. The result indicates the accuracy of classification reaches 96.67%, and computation time is shorter than other methods.
文章引用:薛庆增, 付国梁, 嵇明钊, 李冬, 孙涛. 基于多维球体信息融合的航空发动机故障分类研究[J]. 计算机科学与应用, 2018, 8(6): 986-992. https://doi.org/10.12677/CSA.2018.86110

参考文献

[1] 黄向华, 丁毅. 基于几何模式识别的发动机传感器故障诊断[J]. 航空学报, 2006, 27(6): 1018-1022.
[2] Luo, H., Wang, Y.-R. and Cui, J. (2011) A Vague Description Method for Analog Circuit Fault Diagnosis Based on Description Sphere. Chinese Journal of Aeronautics, 24, 768-776. [Google Scholar] [CrossRef
[3] 李冬, 宋岩, 马力, 等. 基于粗糙集和支持向量数据描述的发动机视情维修研究[J]. 燃气轮机技术, 2013, 26(1): 46-50.
[4] 李本威, 李冬, 王永华, 等. 基于聚类和多尺度优化的超球体核距离评估的航空发动机性能衰退[J]. 推进技术, 2013, 34(7): 977-983.
[5] 王信德. 某型涡扇发动机自适应建模研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京航空航天大学, 2003.
[6] 李冬, 李本威, 杨欣毅, 等. 自适应核模式分析方法及其在航空发动机部件性能衰退识别中的应用[J]. 推进技术, 2013, 34(9): 1272-1278.
[7] 尹大伟. 某型发动机模型修正研究[D]: [硕士学位论文]. 烟台: 海军航空工程学院, 2007.
[8] 薛庆增, 李冬, 孙涛, 等. 基于粗糙集理论的振动信号数据挖掘研究[J]. 航空计算技术, 2010, 25(7): 275-278.
[9] 郑波. 基于PSO-SVM的民航发动机送修等级决策研究[J]. 推进技术, 2013, 34(5): 687-692.
[10] 郑波, 高峰. 基于IPSO-SVR的航空发动机磨损预测研究[J]. 润滑与密封, 2014, 39(11): 81-87.
[11] 杨欣毅, 刘剑锋, 张强, 等. 粒子群算法求解航空发动机模型的应用[J]. 航空计算技术, 2007, 37(6): 39-41.
[12] 郑波, 高峰. 基于S-PSO分类算法的故障诊断方法[J]. 航空学报, 2015, 39(11): 3640-3651.
[13] 马力, 李冬, 薛庆增, 等. 基于量子粒子群和流形学习的分类方法及其在发动机故障诊断中的应用[J]. 推进技术, 2015, 34(10): 1275-1283.