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基于深度学习的航空发动机可靠性分析

基于深度学习的航空发动机可靠性分析

作者：洪骥宇南京航空航天大学

学位级别：硕士

航空发动机的可靠性对民航安全具有重要影响。为了更精准地进行航空发动机可靠性分析,本文以运行可靠性与复杂可靠性分析理论为基础,采用深度学习方法,处理航空发动机状态参数与运行可靠性之间的非线性、时变问题,具体内容如下:1)研究... 详细信息

航空发动机的可靠性对民航安全具有重要影响。为了更精准地进行航空发动机可靠性分析,本文以运行可靠性与复杂可靠性分析理论为基础,采用深度学习方法,处理航空发动机状态参数与运行可靠性之间的非线性、时变问题,具体内容如下:1)研究了航空发动机进行可靠性分析的框架体系,结合其特点,分别从复杂系统可靠性分析和运行可靠性分析两个角度进行研究,以及在此基础上如何采集和分析航空发动机的监测信息,对航空发动机的状态监测方法与深度学习进行了研究,提出采用降噪自编码器(Denoising Autoencoder,DAE)方法及其训练算法——贪婪逐层训练方法。2)研究了以改进DAE为基础的航空发动机气路故障分析。针对航空发动机气路故障中于状态参数非线性强且易受噪声污染的问题,提出一种改进DAE的航空发动机气路分析方法。该方法在DAE基础上,采用优化的萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)改进径向基神经网络(Radial Basis Function,RBF)组成FRBF网络,进行航空发动机故障分析。通过实例,将提出方法与原始DAE、单独的FRBF、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、RBF 4种算法进行对比,结果表明,所提出方法分析精度最高,且算法性能稳定,鲁棒性也优于其他几种方法。3)研究了基于DAE的航空发动机性能退化评估。针对航空发动机性能退化的形式及规律,提出一种基于DAE的航空发动机性能退化评估方法。针对采集的航空发动机监测参数,采用DAE,利用贪婪逐层训练算法,挖掘各参数关系,提取评估特征,进行性能退化评估。通过实例,将提出的算法与反向传播(Back Propagation,BP)神经网络以及SVM得到的结果进行测试比较,提出的方法准确率有所提高,具有较强的鲁棒性,并且能够防止航空发动机状态监测中小样本过拟合的问题。4)研究了基于深度学习集成网络的航空发动机剩余使用寿命预测(Remaining Useful Life,RUL)。针对航空发动机RUL预测需要非线性能力更强的模型、以及通常没有考虑时间累积效应的问题,提出一种基于DAE和深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)的集成网络,选用FA对结果输出的权值进行优化,通过实例分析,与DAE、DBN、BP网络和SVM得到的结果进行比较,所提出的方法准确度更高。

关键词：航空发动机可靠性深度学习状态监测性能退化故障分析寿命预测

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改进降噪自编码的航空发动机气路故障诊断

振动．测试与诊断 2019年第3期39卷 603-610,675页

作者：洪骥宇王华伟车畅畅倪晓梅南京航空航天大学民航学院

为提高故障诊断准确度,针对航空发动机气路故障中状态参数非线性强且易受噪声污染的问题,提出一种改进降噪自编码的航空发动机气路诊断方法。该方法在降噪自编码器(denoising autoencoder,简称DAE)基础上,采用改进萤火虫算法(firefly al... 详细信息

为提高故障诊断准确度,针对航空发动机气路故障中状态参数非线性强且易受噪声污染的问题,提出一种改进降噪自编码的航空发动机气路诊断方法。该方法在降噪自编码器(denoising autoencoder,简称DAE)基础上,采用改进萤火虫算法(firefly algorithm,简称FA)优化的径向基(radial basis function,简称RBF)神经网络,进行航空发动机故障诊断,DAE能够提取出更利于故障诊断的深层鲁棒特征。为了进一步提高算法的诊断准确度,引入惯性权重与自适应光强因子的改进FA来优化RBF网络从而得到萤火虫径向基(firefly radial basis function,简称FRBF)网络,再将DAE提取的特征导入其中进行故障诊断。通过实例,将提出方法与原始DAE、单独的FRBF、支持向量机(support vector machine,简称SVM)和RBF这4种算法进行对比,结果表明,所提出方法诊断精度最高,达到98.1%,且算法性能稳定,鲁棒性也优于其他几种方法。

关键词：航空发动机故障诊断降噪自编码萤火虫算法径向基网络

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基于深度学习的航空发动机故障融合诊断

北京航空航天大学学报 2018年第3期44卷 621-628页

作者：车畅畅王华伟倪晓梅洪骥宇南京航空航天大学民航学院南京210016

通过对航空发动机故障诊断,能够正确判断各部件工作状态,快速确定维修方案,保证飞行安全。在结合深度信念网络和决策融合算法的基础上,提出了基于深度学习的航空发动机故障融合诊断模型。该模型通过分析发动机的大量性能参数,先利用深... 详细信息

通过对航空发动机故障诊断,能够正确判断各部件工作状态,快速确定维修方案,保证飞行安全。在结合深度信念网络和决策融合算法的基础上,提出了基于深度学习的航空发动机故障融合诊断模型。该模型通过分析发动机的大量性能参数,先利用深度学习模型提取出性能参数中的隐藏特征,得出故障分类置信度;其后对多次故障分类结果进行决策融合,从而得出更准确的诊断结果。将普惠JT9D发动机故障系数用于数据仿真,通过算例验证本文算法的有效性;算例计算结果表明:多次实验结果经数据融合提高了可信度,该模型具有较高的故障分类诊断准确性和抗干扰能力。

关键词：深度学习故障诊断决策融合抗干扰能力航空发动机

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基于模型检查的民用飞机飞控系统安全性评估

民用飞机设计与研究 2021年第3期 32-37页

作者：范基坪洪骥宇上海飞机设计研究院上海201210

在以大型民机为代表的安全关键系统研制中,系统复杂度的提升极大地降低了依赖设计人员经验的传统安全性评估手段的效率与有效性,并带来了反复迭代困难等问题,基于模型的安全性评估方法(MBSA)能够显著降低研制过程的分析复杂度,提高安全... 详细信息

在以大型民机为代表的安全关键系统研制中,系统复杂度的提升极大地降低了依赖设计人员经验的传统安全性评估手段的效率与有效性,并带来了反复迭代困难等问题,基于模型的安全性评估方法(MBSA)能够显著降低研制过程的分析复杂度,提高安全性评估的工作效率。民机系统安全性评估指南ARP 4761A中也增加了MBSA相关的安全性评估工作。阐述了利用有限状态机与时态逻辑构建形式化安全性模型,开展安全性评估的基本原理,详细的分析过程及定义安全属性的方法,并以某民用飞机为对象,建立飞控系统副翼控制功能的SMV形式化模型,定义了副翼控制功能的形式化安全性需求,给出了基于形式模型的安全性属性验证评估案例,证明了基于形式化方法的安全性评估在民机系统安全性工作中的可行性。

关键词：基于模型的安全性评估模型检查 SMV NuSMV 飞控系统

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考虑不平衡数据的民航不安全事件分析

航空计算技术 2017年第5期47卷 37-40,45页

作者：倪晓梅王华伟洪骥宇严晓婧南京航空航天大学民航飞行学院江苏南京211100

民航事故的产生具有随机性,导致民航不安全事件的数据也具有较大的波动性,如何从波动的安全数据中提取出反映民航安全变化的本质安全特征,直接决定安全分析的准确度。引入不平衡数据的概念,利用SMOTE和随机向下抽样的方法平衡民航数据,... 详细信息

民航事故的产生具有随机性,导致民航不安全事件的数据也具有较大的波动性,如何从波动的安全数据中提取出反映民航安全变化的本质安全特征,直接决定安全分析的准确度。引入不平衡数据的概念,利用SMOTE和随机向下抽样的方法平衡民航数据,通过主成分分析方法提取引起航空器空中运行、起飞着陆、地面运行等六个方面不安全事件的主要因素。针对不安全事件的特点提出改进措施,从而达到提高民航安全水平的目的。

关键词：民航安全不安全事件 SMOTE 主成分分析

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论东京都特别区的宪法地位

日本问题研究 2024年第3期 24-36页

作者：洪骥南京航空航天大学人文与社会科学学院

日本东京都下辖的23个特别区自《日本国宪法》实施以来经历了一场漫长的“身份认同”危机。1952年《地方自治法》修改后将原来的区长公选制废除，转设区议会选任制，而1957年的涩谷区长选举行受贿事件正是在这一制度转变背景下应运而生... 详细信息

日本东京都下辖的23个特别区自《日本国宪法》实施以来经历了一场漫长的“身份认同”危机。1952年《地方自治法》修改后将原来的区长公选制废除，转设区议会选任制，而1957年的涩谷区长选举行受贿事件正是在这一制度转变背景下应运而生的、关涉宪法上“地方公共团体”之认定的突发情况。东京地方裁判所与最高裁判所的态度南辕北辙，前者认可特别区的宪法地位，而后者则否认之并创造性地提出了“共同体意识”与“基本性权能”两项判定标准，还呼应了中央政府官方热衷提倡的将地方自治完全委派给立法政策的“消极说”。最高裁判所的两项标准值得商榷，其后的发展走势也证明了标准的瑕疵性与判决射程的局限性。日本大都市地方自治的发展历程与经验在东京都特别区这一问题上体现得淋漓尽致。

关键词：东京都特别区地方公共团体大都市地方自治日本宪法学

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日本近代国体的“革命儿”大正天皇

文史天地 2024年第6期 88-93页

作者：洪骥南京航空航天大学法律系

在日本近代以来天皇制的谱系中,对于“明治”与“昭和”二朝的关注尤甚,或许因为二人各自在位期间所展现的“文治武功”过于耀眼,故而抢占了青史中的诸多版面。但对夹在二者之间的“大正”却几乎没有什么专门的研究,普通日本国民除了教... 详细信息

在日本近代以来天皇制的谱系中,对于“明治”与“昭和”二朝的关注尤甚,或许因为二人各自在位期间所展现的“文治武功”过于耀眼,故而抢占了青史中的诸多版面。但对夹在二者之间的“大正”却几乎没有什么专门的研究,普通日本国民除了教科书上泛泛而谈的“大正民主期”之外,对于这位天皇的了解亦相当有限。

关键词：天皇制文治武功大正民主日本教科书

高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化、功能化利用构想与实践

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煤炭学报 2024年第1期49卷 65-74页

作者：袁亮徐良骥安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 煤矿生态环境保护国家工程实验室安徽淮南232001

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄... 详细信息

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄能等方面具有得天独厚的条件和巨大发展潜力,采煤沉陷区国土空间功能也需结合现有条件重新定位与建构。在此背景下,提出高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化和功能化利用构想。系统阐述了“三化”面临的科学问题,如采煤沉陷水域水资源量和水生态环境演变规律、地表残余变形规律;“三化”涉及的关键技术与模式,包括监测与评价技术,如“天-空-地-水-井”一体化协同监测技术体系、采煤沉陷区水生态环境调查评价方法、采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价方法,以及治理利用技术及模式,如采煤沉陷区水生态环境修复技术模式、采煤沉陷区水资源保持与高效利用技术模式、水资源区域协调开发与高效利用技术模式、风光互补模式、制氢-合成氨-掺氨燃烧发电模式、废弃矿井抽水蓄能模式、农业用地功能构建(复垦地土壤重构)技术、建设用地功能构建(采空区注浆地基加固)技术、生态用地功能构建(地表水系重构与生态湿地建设)技术;并从产业融合、资金筹集、科技创新、区域统筹等方面提出了具体的政策建议。

关键词：高潜水位采煤沉陷区资源化能源化功能化

Starlink下行信号的多普勒效应影响分析

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通信学报 2024年第3期45卷 131-141页

作者：李喆林威洪邓伟羊箭锋朱占宇苏州大学电子信息学院江苏苏州215006 嘉兴南湖学院信息工程学院浙江嘉兴314001

准确描述多普勒效应对星链(Starlink)传输性能的影响是理解其独特物理层结构的重要前提,为解决这一问题,首先,建立了星地相对运动下的多普勒效应模型并给出Starlink的最大多普勒效应参数;然后,基于Starlink下行信号的时频域结构和参数... 详细信息

准确描述多普勒效应对星链(Starlink)传输性能的影响是理解其独特物理层结构的重要前提,为解决这一问题,首先,建立了星地相对运动下的多普勒效应模型并给出Starlink的最大多普勒效应参数;然后,基于Starlink下行信号的时频域结构和参数建立多普勒效应下的信号模型;最后,对下行信号中的3种主要组成部分分别建立多普勒效应下的时频域理论特征。通过仿真验证理论结果的正确性,以期为其他现有和将要部署的低轨道地球卫星通信系统的传输可靠性研究提供一定的参考。

关键词：星链低轨道地球卫星多普勒效应下行信号