基于无迹卡尔曼滤波的液体火箭发动机故障诊断

作     者：许亮 芦弘炜 王闻浩 薛薇 XU Liang;LU Hongwei;WANG Wenhao;XUE Wei

作者机构：天津理工大学电气工程与自动化学院天津市复杂系统控制理论与应用重点实验室天津300384 中国航天科技创新研究院北京100083 

基　　金：国家自然科学基金(61975151) 

出 版 物：《载人航天》 (Manned Spaceflight)

年 卷 期：2024年第30卷第4期

页      码：516-525页

摘      要：针对火箭发动机故障数据难以获取的问题,设计了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的液体火箭发动机故障诊断算法。采用MATLAB/Simulink平台搭建了液体火箭发动机故障仿真模型,实现发动机正常运行仿真和预燃室氧阀门故障、氧主泵汽蚀、氢主涡轮叶片脱落3种故障仿真。将正常运行仿真值与设计值、试车值进行了对比。结果表明:模型参数与设计值最大误差不超过5%,仿真精度较高;仿真参数变化趋势与试车值基本一致,且稳态值误差较小。使用UKF算法求取发动机正常运行阈值范围,并对故障序列进行滤波处理,若故障数据连续3次超出阈值区间,且在0.1 s内有至少2个涡轮泵发出报警,则判定故障发生,故障发生时间为第2个涡轮泵报警时间。使用设计算法对3种故障序列进行诊断,判定故障发生时间分别为20.08 s、20.05 s、20.18 s。相比于传统红线阈值算法,文中所设计算法响应更为及时,且误报率较低。

主 题 词：故障诊断 液体火箭发动机 无迹卡尔曼滤波 故障仿真 红线阈值算法 

学科分类：080703[080703] 08[工学] 082502[082502] 0807[工学-电子信息类] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1674-5825.2024.04.015

馆 藏 号：203137840...