非线性椭球集员滤波及其在故障诊断中的应用

 针对带有未知但有界噪声的非线性系统,提出一种椭球集员滤波算法,并将其应用于保证故障检测与隔离。对非线性状态方程和量测方程进行泰勒展开之后,通过区间分析的方法给出线性化余项存在区域的盒子外界描述。假设过程和量测噪声由盒子限界,在算法的时间更新和量测更新过程中,分别计算包含椭球与线段的向量和及椭球与带的交的次最小容积椭球。在椭球集员滤波算法的基础之上,给出传感器故障检测与隔离的方法。由于集员滤波是保证状态估计,因而基于集员滤波算法的故障检测与隔离方法也具有保证性,即如果发出故障警报,则一定有故障发生。一个二维非线性系统的例子说明了该方法的有效性。     

惯性冗余系统奇偶向量法故障检测与识别技术研究

为使惯性冗余系统达到故障检测与识别的功能,本文对惯性冗余系统的奇偶向量在有、无故障的不一致情况进行了研究,介绍了单自由度惯性仪表和双自由度惯性仪表广义似然比故障检测与隔离方法,通过对奇偶向量的分析及仿真,给出了最优化故障检测与隔离算法,该结果表明,采用奇偶向量法确实可以提高冗余惯性系统的故障检测与识别的性能,可以解决其软故障的检测能力。     

基于单故障叠加的航天器故障数据仿真方法

针对测试故障诊断系统可靠性的问题,在传统基于对故障航天器的参数估计模拟的故障数据仿真基础上,提出一种基于单故障叠加模型的航天器复杂故障数据仿真方法,新型数据仿真方法能够在有限次迭代的情况下逐次逼近仿真航天器故障数据,对航天器故障的仿真实验证明,该方法可广泛应用于各类航天器故障诊断系统的测试过程。     

基于传播机理的航空发动机故障定位研究

提出基于传播机理的故障定位算法,根据发生故障时的最大故障概率这一条件进行故障区段定位。对这些可能的故障进行基于FMECA分析的故障定位,该定位算法可使故障定位精确到功能单元一级,并能够估计造成故障的原因。     

输入—输出过程脉冲型故障的统计检测方法与容错检测技术的研究

对于输入-输出系统的脉冲型故障,本文指出了系统运行过程中发生的输出部件故障和输入部件故障与时间序列分析领域AO型及IO型常数据之间的关系,系统地总结了过程故障统计诊断方法(特别是仿Jacknife法、假设检验法和影响分析法)的研究现状及其存在的不足之处,建立了两组容错辨识算法,并基于容错辨识技术提出了分别适用于第一类故障和第二类故障检测与辨识的有效方法。最后,通过仿真计算验证了新方法的有效性。     

一种冗余系统诊断策略优化设计算法

在冗余系统中,一个测试往往可以检测多个故障的故障单元组合,即故障与测试之间呈现多对一的关系。针对冗余系统故障和测试之间的特殊关系,在前期工作的基础上,提出了一种适用于冗余系统诊断策略优化设计的算法,形成了一个完整的多故障诊断策略的生成方法框架。将此方法应用于某飞机供电系统,可以有效地完成冗余系统故障诊断。     

基于分层有向图的航天器故障诊断

针对航天器在轨故障诊断系统在实时性、准确性和完备性上的要求,提出了基于分层有向图的新的定性诊断方法。采用有向图分层策略,减小故障源搜索空间的大小;利用故障传播路径上的测试节点间的定性关系,回溯搜索不相容支路找出故障源候选集合,并且通过部件故障概率和故障传播的权重对候选故障源进行故障可能性的排序。应用提出的方法,建立了某卫星一次电源系统的定性诊断模型,并进行了故障诊断的仿真测试。结果表明该诊断方法是高效的,诊断结果准确而且完备。该方法适用于航天器在轨故障诊断。     

演化策略用于高维故障样本集最优统计聚类分析

针对液体火箭发动机推进系统超高维故障样本数据的聚类问题 ,提出基于演化策略的最优统计聚类算法。为预防算法过早收敛 ,演化策略采用了父本适应值的动态调整值与共享函数 ,并针对超高维数据聚类提出了控制参数的适应性调整技术 ;为使算法能最终跳出局部最优死区 ,提出算法的局部调整策略。该算法用于液体火箭发动机典型故障仿真数据集分析 ,并取得了最优聚类结果。此外 ,还基于IRIS数据集比较了该算法与FKCN模糊自主聚类算法。仿真分析表明了算法在高维数据聚类分析中的优点。     

航空发动机在线综合诊断结构设计及仿真验证

随着机载航空电子设备的快速发展,使得传统地面系统承担的发动机诊断任务可以在线实现。实时数据的使用,可以在线监测发动机性能退化,减少故障检测和隔离的潜伏期,增加间歇性故障的检测率。为此,提出并设计了一种用于航空发动机气路故障检测和隔离、健康监测及参数估计的在线综合诊断结构。基于xPC Target 原理搭建了硬件实时仿真平台,对该结构进行了仿真验证。仿真结果表明,该结构中的机载自适应模型对发动机健康参数、可测参数和不可测参数的估计误差在0.5%以内;气路故障诊断系统采用实时数据,可以更早地检测和隔离包含间歇性故障在内的各种气路故障。     

自修复飞行控制系统舵面/作动器故障检测与隔离

讨论了控制舵面／作动器故障的类型及它们对系统的影响,给出了故障检测和隔离系统的结构和工作原理,特别讨论了检测和隔离具有相似特征的舵面缺损故障的检测滤波器算法。理论分析和仿真验证表明,这种方法可以快速准确地得到故障类型及其影响大小的信息。     

涡扇发动机气路传感器故障诊断

为了实现对某涡扇发动机传感器故障的在线诊断,提出并设计了1种基于在线贯序极端学习机的故障诊断算法。其核心思想是在定位某传感器故障后,在线建立针对该故障传感器"预学习"的信号重构算法,解决多故障混叠问题。在线信号重构算法以泛化能力指标为判定条件,利用选择策略对算法网络权值进行选择性更新,提高了故障诊断系统的实时性。以某型涡扇发动机为对象开展了传感器故障诊断与重构仿真,结果表明:该算法能够对发动机单、双传感器故障进行准确地诊断与信号重构,且具有良好的实时性。     

A discrete event systems approach to discriminating intermittent from permanent faults

Almost all work on model-based diagnosis （MBD） potentially presumes faults are per- sistent and does not take intermittent faults （IFs） into account. Therefore, it is common for diag- nosis systems to misjudge IFs as permanent faults （PFs）, which are the major cause of the problems of false alarms, cannot duplication and no fault found in aircraft avionics. To address this problem, a new fault model which includes PFs and IFs is presented based on discrete event systems （DESs）. Thereafter, an approach is given to discriminate between PFs and IFs by diagnosing the current fault. In this paper, the regulations of （PFs and IFs） fault evolution through fault and reset events along the traces of system are studied, and then label propagation function is modified to account for PFs and the dynamic behavior of IFs and diagnosability of PFs and IFs are defined. Finally, illustrative examples are presented to demonstrate the proposed approach, and the analysis results show the fault types can be discriminated within bounded delay if the system is diagnosable.     

基于SPSO-SVR的融合航空发动机传感器故障诊断

针对航空发动机常见的传感器故障问题, 提出了一种利用改进的粒子群算法训练支持向量回归机, 并利用融合机制将其应用于传感器故障诊断.论述了用一簇支持向量回归机(SVR)预测器对传感器进行实时检测, 通过逻辑判断机制隔离故障传感器, 并且依据剩余的无故障传感器信息实现信号重构.以某型航空发动机传感器在其整个工作范围内受到的冲击、偏置和漂移故障为例, 验证了基于自协调粒子群优化支持向量回归机(SPSO-SVR)算法的融合诊断机制对传感器单一故障和多重故障具有较高的精度和计算效率.      

基于交互多模估计策略的故障检诊方法

针对多模自适应（ＭＭＡＥ）故障检诊（ＦＤＤ）方法的局限性,提出了一种基于交互多模（ＩＭＭ）估计策略的动态系统中多重故障的检诊方法。交互多模估计是针对包含有结构以及参数的系统的一种效率较好的自适应估计技术,它提供了故障检测、诊断和状态估计的集中框架。通过对在传感器和作动器中含有多个故障飞机的仿真。结果表明,所提供的方法比其它方法能够更快、更可靠地检测和隔离出多重故障。     

基于DE-RLSSVM算法的航空发动机传感器故障诊断

为了使约简最小二乘支持向量机(RLSSVM)具有更好的稀疏性和泛化能力,利用微分进化(DE)算法选择RLSSVM的支持向量,提出了DE-RLSSVM算法.在benchmark回归数据集上的仿真试验表明该算法具有很好的稀疏性和泛化能力.然后将该算法用于航空发动机传感器故障的诊断,提出了基于DE-RLSSVM算法的航空发动机传感器故障诊断方法.该方法利用DE-RLSSVM算法对传感器故障进行监测,然后进行定位和隔离.数字仿真结果表明该传感器故障诊断系统能够实现对航空发动机传感器硬故障的检测与隔离.      

Detection and diagnosis of sensor and actuator failures using IMMestimator

An approach to detection and diagnosis of multiple failures in a dynamic system is proposed. It is based on the interacting multiple-model (IMM) estimation algorithm, which is one of the most cost-effective adaptive estimation techniques for systems involving structural as well as parametric changes. The proposed approach provides an integrated framework for fault detection, diagnosis, and state estimation. It is able to detect and isolate multiple faults substantially more quickly and more reliably than many existing approaches. Its superiority is illustrated in two aircraft examples for single and double faults of both sensors and actuators, in the forms of “total”, “partial”, and simultaneous failures. Both deterministic and random fault scenarios are designed and used for testing and comparing the performance fairly. Some new performance indices are presented. The robustness of the proposed approach to the design of model transition probabilities, fault modeling errors, and the uncertainties of noise statistics are also evaluated     

非平稳信号特征提取在航空发动机故障诊断中的应用

在航空发动机早期故障诊断中,特征提取是早期诊断的重要过程之一.文中以航空发动机转子故障为研究对象,给出了基于经验模式分解、小波分析为核心的故障特征提取方法,并作了针对性的比较研究.在matlab7.0环境下开发了一个故障特征提取软件系统.研究结果表明:基于经验模式分解的时频分析方法可以很有效地提取到非平稳故障特征信号,是一种适合于非线性信号处理的方法.     

飞机排故方法模糊与统计综合评估算法的研究

针对民航飞机维修过程中故障描述对应的多种故障原因和排故方法,无法进行确定性选择问题,采用模糊综合评估理论,在统计已往维修经验数据的基础上,提出一种在各种故障原因和排故方法中进行选择的优先排序算法,进而解决了飞机故障诊断信息应用的关键问题,提高了排故速度。此评估算法已应用到民航的维修实践中。     

航天器在轨故障特征数据生成方法

针对故障特征数据模拟生成算法与航天器的原理、模型关联度高,航天器状态描述模型不成熟、难以应用于工程实践的现状,根据反映航天器在轨故障的遥测数据表现形式和变化时间长短,将航天器故障进行分类。从遥测数据变化的角度,针对每类故障遥测数据的变化特点,研究了符合每类故障数据变化规律的故障特征数据生成算法及基于WEB服务的故障特征数据生成原型系统实现方式。生成的故障特征数据在故障检测、诊断与预警等方面得到成功应用,使航天器对象、状态演化规则和测控信息产生等故障输入数据更接近真实的动态特征。