Auswahl und Implementierung eines Verfahrens zur Identifikation des Triebwerkszustandes auf Basis von Messdaten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Zustandsüberwachungsalgorithmus entwickelt, implementiert und validiert. Aus Gründen der Nachvollziehbarkeit des Detektionsvorgangs wird ein modellbasierter Ansatz gewählt. Hierbei wird das Triebwerk mit einem Leistungssynthesemodell, das vom Leistungssyntheseprogramm GTlab bereitgestellt wird, nachgebildet. Die Entwicklung des Zustandsüberwachungsalgorithmus geschieht in C++. Das Kernstück der Zustandsüberwachung ist die nichtlineare Gaspfad-Analyse. Hierbei wird durch einen Optimierer, dem eine gewisse Anzahl an Zustandsparametern freigegeben wird, der Triebwerkszustand so lange verändert, bis eine Auswahl an thermodynamischen Daten des Modells mit den realen Messdaten übereinstimmt. Dies wird für jede Kombination der freigegebenen Zustandsparameter aus der Gesamtheit der zur Verfügung stehenden Zustandsparameter durchgeführt. Die so generierten Daten werden im Anschluss genutzt, um die tatsächlich vorliegende Veränderung der Zustandsparameter, die durch den Schaden bedingt werden, zu identifizieren. Dabei wird auf statistische Hilfsmittel wie den Diagnostic Index oder die Paretoanalyse zurückgegriffen, um eine qualitative Aussage über den vorliegenden Schadensfall treffen zu können. Die Validierung der korrekten Funktionsweise des Identifikationsalgorithmus wird mit synthetischen, durch das Leistungssyntheseprogramm GTlab erzeugten Daten eines generischen gemischten zweiwelligen Turbofans durchgeführt. Abschließend wird eine Analyse von verrauschten Daten anhand von dezidierten Testfällen durchgeführt, bei denen entweder einer oder beide Zustandsparameter einer Komponente verändert werden. Die korrekte Funktionsweise des Zustandsüberwachungsalgorithmusalgorithmus konnte an Hand dieser Validierung erfolgreich bewiesen werden.