式中 : 9 h( X)
Hk+1 =
X = ^X
k+1|k
9 X

　　為了應(yīng)用 DMF算法 ,將換熱器模型重新寫(xiě)口溫度超過(guò) 250℃。換熱器冷邊芯體長(zhǎng) 01 8m ,為以下形式。芯體寬 01 6m ,層數(shù) 21 ,vc =41 6 m/s ,ηc =01 9 ,系統(tǒng)觀測(cè)方程 : 翅高 01 008 m ;換熱器熱邊芯體長(zhǎng) 01 6m ,芯體
1

tw (k) +[tc ,in (k)-tw (k) ] ·e -γ( k) 寬 01 8m ,層數(shù) 20 ,vh =01 4 m/s ,ηh =01 9 ,翅片
γ2 ( k)
tc ,out ( k)

+ 高 01 008 m。
γ( k)
=
3
th ,out ( k)

tw (k) +[tc ,in (k)-tw (k) ] ·e -

γ4 ( k) 系統(tǒng)噪聲和觀測(cè)噪聲概率密度函數(shù)滿足正態(tài)ntc ,out ( k) 分布。 nγ1～ N( 0 , 01 01) ,nγ2～ N( 0 , 01 01),nγ3～
nth ,out (k)N( 0 , 01 01) ,n
tw～ N( 0 , 01 01) ,ntc ,out～ N( 0 , 1),
式中 : ntc ,out ( k)和 nth ,out ( k)分別表示 tc ,out和 th ,out在 nth ,out～ N(0 ,1)。對(duì)于濾波模型 1 ,nγ4～ N(0 , 3),k時(shí)刻的觀測(cè)噪聲 ,這里假設(shè)為高斯分布。
主要跟蹤穩(wěn)態(tài)過(guò)程 ;對(duì)于濾波模型 2 ,nγ4～ N( 0 , 系統(tǒng)狀態(tài)方程 : 150),主要跟蹤過(guò)渡過(guò)程。γ1 ( k)
γ1 (k -1)

-1) 圖 3～圖 8分別為冷邊出口溫度、熱邊出口γ2 ( k)

γ2 (k -

-1) 溫度、熱邊結(jié)垢因子 (ηαAw ) h的真值與估計(jì)值 ,γ3 ( k)

nγ3 (k -1) 以及對(duì)應(yīng)的均方差 RMSE。為便于比較 ,圖 3～γ4 ( k)
1)
= +

nγ4 (k -1) 圖 8中同時(shí)給出 :單獨(dú)采用濾波模型 1的仿真結(jié)tpc ,out ( k)
f 1 ( X(k -1))
0
果 E KF2M1、單獨(dú)采用濾波模型 2的仿真結(jié)果
f 2 ( X(k -1))
0
tph ,out ( k)
E KF2M2 ,以及同時(shí)使用濾波模型 1和 2的仿真
f 3 ( X(k -1)) tw ( k) f 1 ( X(k -1)) =tw (k -1)ntw +(k -1) 結(jié)果 EKF2DM。

γ(k-1)
1 γ(k-1)
1 -e -2
[tc ,in (k)-tw (k -1)] · γ1 (k -1) γ2 (k -1)
f 2 ( X(k -1)) =tw (k -1)+
γ3 (k-1) γ(k-1)
1 -e -4
[th ,in (k)-tw (k -1)] · γ3 (k -1) γ4 (k -1)
f 3 ( X(k -1)) =tw (k -1)+
γ1 (k -1)T

[tpc ,out (k -1)-tw (k -1)]+
mw cpw

γ3 (k -1)T
[tph ,out (k -1)-tw (k -1)]
mw cpw

X(k) =[γ1 ( k)　γ2 ( k)　γ3 ( k)　γ4 ( k)　tpc ,out ( k)
tph ,out ( k)　tw (k) ]T

式中 :nγ1 (k) ,nγ2 (k) ,nγ3 (k) ,nγ4 (k) ,ntw ( k)分別為 γ1 ,γ2 ,γ3 ,γ4 ,tw在 k時(shí)刻的噪聲 ,這里假設(shè)為高斯分布 ;T為觀測(cè)周期。
采用兩個(gè)濾波模型 ,兩個(gè)濾波模型中 nγ4 ( k)的方差不同。對(duì)于模型 1 ,采用方差較小的 nγ4
( k)來(lái)跟蹤穩(wěn)態(tài)過(guò)程 ;對(duì)于模型 2 ,采用方差較大的 nγ4 ( k)來(lái)跟蹤過(guò)渡過(guò)程。
4　仿真分析
以某飛機(jī)飛行高度 2 km時(shí) ,換熱器熱邊突然出現(xiàn)故障為例 ,驗(yàn)證算法的有效性和實(shí)用性。仿真對(duì)象為不銹鋼板翅式初級(jí)換熱器 ,熱邊入

由仿真結(jié)果可知 :
(1)由于采用 DMF技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)了同時(shí)完成系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)和狀態(tài) (溫度 )濾波的功能 ,從而在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)換熱器的實(shí)時(shí)在線故障預(yù)測(cè)與診斷。
αAw ) h預(yù)測(cè)值均方差 RMSE Fig1 8　RMSE of predicted values for (ηαAw ) h
(2) DMF算法與單模型濾波算法相比 ,在穩(wěn)態(tài)和過(guò)渡過(guò)程中都取得了較高精度 ,這是由于采用兩個(gè)模型分別匹配不同的系統(tǒng)狀態(tài)。

(3)
針對(duì)本文的換熱器系統(tǒng) , DMF的故障辨識(shí)和預(yù)測(cè)能力較強(qiáng)。

(4)
由于濾波方法可以在線估計(jì)狀態(tài)參數(shù) ,所以對(duì)對(duì)象數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性要求不嚴(yán)格。

5　結(jié)　論
提出采用基于 DMF方法的環(huán)控系統(tǒng)換熱器動(dòng)態(tài)故障診斷新方法 ,結(jié)合對(duì)象集總參數(shù)模型 ,根據(jù)測(cè)量溫度在線動(dòng)態(tài)估計(jì)系統(tǒng)模型參數(shù) ,使得狀態(tài)的在線辨識(shí)和預(yù)測(cè)能力得到較大提高 ,最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的故障預(yù)報(bào)與診斷。
仿真結(jié)果表明本文提出的基于 DMF方法的環(huán)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)故障診斷方法可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性估計(jì) ,能進(jìn)一步提高模型參數(shù)辨識(shí)效率 ,保證對(duì)象模型參數(shù)自適應(yīng)辨識(shí)的可靠性和精度 ,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)象系統(tǒng)的在線故障預(yù)報(bào)與診斷。
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