[发明专利]一种液体火箭发动机稳态故障预测方法

说明书

本发明公开一种液体火箭发动机稳态故障预测方法，包括对需进行预测的多个参数分别建立自回归滑动平均模型，通过历史试车数据对所述自回归滑动平均模型进行训练，获得自回归滑动平均模型的阶数和待估参数；将液体火箭发动机稳态过程中各个不同参数的实时数据样本代入上述确定的相应自回归滑动平均模型中各参数进行预测，将预测值与自适应阈值对比，若某一参数的预测值连续多次超出自适应阈值范围则预警一次，预警次数达到三次则发出故障报警。本发明提供的液体火箭发动机稳态故障预测方法，能成功的提前预测液体火箭发动机工作过程中稳态阶段将出现故障的情况，以便提前进行其他控制措施，减少液体火箭发动机发生故障所造成的损失。

技术领域

本发明涉及故障预测方法技术领域，尤其是一种液体火箭发动机稳态故障预测方法。

背景技术

液体火箭发动机是当今航天系统中最重要的动力装置，恶劣的工作条件使其成为航天系统中故障的敏感多发部位，而且其故障的发生和发展具有快速与破坏性极大的特点。根据统计，在美国，液体火箭发动机故障约占运载器总故障的60％以上。因此如何提高运载火箭“心脏”的安全性和可靠性是重中之重。伴随着人类对太空探索的不断深入和航天任务要求不断提高，尤其是近年来可重复使用运载火箭逐步变为现实。对于液体火箭发动机的性能和自动化水平要求不断提高，同时发动机故障诊断与健康监控与诊断技术的内涵也在不断丰富。人们已经不再满足于对故障进行被动的感知，而是更希望实现对机械装备故障的主动预测和实现寿命预估。对于液体火箭发动机而言，其稳态是发动机工作过程中时间持续最长的阶段，是液体火箭发动机工作过程中最主要的阶段，如果在故障还未发生时，能提前准确地预测到故障，就能为后续对其控制赢得更多的时间。

发明内容

本发明提供一种液体火箭发动机稳态故障预测方法，用于克服现有技术中无法准确的预测液体火箭发动机稳态时出现故障的情况等缺陷，实现提前预测液体火箭发动机工作过程中稳态阶段将出现故障的情况，以便提前进行其他控制措施，减少液体火箭发动机发生故障所造成的损失。

为实现上述目的，本发明提出一种液体火箭发动机稳态故障预测方法，包括以下步骤：

S1：对需进行预测的多个参数分别建立自回归滑动平均模型，通过以往台次稳态运行时的试车数据对所述自回归滑动平均模型进行训练，获得自回归滑动平均模型的阶数和待估参数，所述历史试车数据为按照时间序列呈平稳状态的数据；

S2：将液体火箭发动机稳态过程中各个不同参数的测试样本按时间序列代入步骤S1确定的相应自回归滑动平均模型中，通过步骤S1建立的自回归滑动平均模型对液体火箭发动机稳态过程中各参数进行预测，将预测值与自适应阈值对比，若某一项参数的预测值连续多次超出自适应阈值范围则记为一次预警，预警次数累计达到三次则发出故障报警。

本发明提供的液体火箭发动机稳态故障预测方法，首先利用历史试车数据对需进行预测的不同参数分别建立自回归滑动平均模型，再利用建立的自回归滑动平均模型对液体火箭发动机稳态过程中各个参数进行故障预测；其中，建立自回归滑动平均模型包括：在原始模型中输入需进行预测的不同参数的历史试车数据；选定自回归滑动平均模型阶数p、q；求解自回归系数φ_i和模型的滑动平均系数θ_j；确定自回归滑动平均模型阶数p、q。本发明的故障预测方法能同时监测多项不同参数，能成功的提前预测液体火箭发动机工作过程中最主要阶段(稳态)将出现故障的情况，以便提前采取其他控制措施，减少液体火箭发动机发生故障所造成的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明故障预测方法的过程图；

图2为液体火箭发动机的运行阶段图；