神经网络BP算法在滑油系统故障诊断中的应用

通过介绍神经网络反向传播算法(BP)的原理,研究BP算法在航空发动机滑油系统故障诊断方面的应用。BP算法因其高度的非线性、模拟的并行性、高度容错性、系统健壮性、自联想、自学习和自适应等许多特点,在航空发动机滑油系统调试和系统的监测及诊断中发挥较大的作用。     

传感器微小故障诊断及在电机上的应用

为了解决带有未知扰动的微小故障诊断问题,提出一种基于混合未知输入观测器的故障诊断方法。这种观测器不需要已知扰动上界,既可以检测和估计出非线性系统的传感器微小故障,又对未知扰动具有强鲁棒性。首先,通过坐标变换将原系统解耦成两个子系统,其中一个子系统只有传感器微小故障,对其设计观测器进行检测和估计;另一个子系统只有未知扰动,对其设计未知输入观测器消除扰动的影响,且求解未知输入观测器的增益矩阵时减少了约束条件。然后,采用Lyapunov函数证明误差动态方程的稳定性并表示成线性矩阵不等式的形式,有利于观测器增益矩阵的求解。最后,将本文所提方法应用到电机系统中,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

变频系统中交流电弧故障特性及检测技术

目前,交流电弧故障特性分析基本上都是基于恒频系统,先进飞机交流电源系统向变频电源方向发展,频率变化范围为360～800 Hz。交流电弧故障的特征量如电流变化率、平肩段比例、谐波分量等都会随着频率而变化,因此恒频系统的电弧故障检测算法无法完全适用于变频系统中。基于此,本文搭建了交流电弧故障实验平台,在115 V/360～800 Hz条件下模拟了串行和并行电弧故障。在此基础上,分析了不同频率条件下故障电流的变化规律,从时域和频域角度研究了交流电弧故障电流的特征,提取了电流有效值的标准差、奇次谐波功率和、偶次谐波功率和作为变频系统电弧故障检测的特征量,最后设计并验证了交流电弧故障检测算法的有效性和可行性。     

基于定子电流的无刷直流电机轴承故障诊断

为了在无刷直流电机发生轴承故障早期检测出轴承故障特征,本文就无刷直流电机轴承故障信息的提取提出了一种新的方法。该方法选择电机的母线电流和三相电流最大值作为轴承故障信息的提取对象,避免了相电流由于谐波含量过大及不连续带来的诊断效果不佳的后果。同时,本文选择小波包算法作为轴承故障信号提取的方法,能够更好地对轴承故障信息进行辨识。实验结果证明,通过对母线电流和三相电流最大值进行小波包分解能够很好地进行无刷直流电机轴承故障信息的提取。     

基于多智能体系统的飞机舵面故障诊断方法

采用了多智能体系统方法对飞机系统的舵面故障诊断问题进行分析.首先从飞机系统的复杂性角度分析了该方法对其进行故障诊断的适应性,然后提出了对组成飞机舵面故障诊断系统的各智能体进行分类、建模和编码的方法,并在此基础上提出了故障诊断智能体的交互模型.在仿真实例中,采用Simulink建立了F-16飞机的仿真模型,用JADE平台构造了故障识别智能体以通过数据融合来对具体的舵面故障进行诊断,并利用MAC-Sim建立了Simulink与JADE平台之间的信息互通.仿真结果说明,该方法能够通过智能体的交互与协作来实现飞机舵面单故障和组合故障的在线协同诊断.     

基于观测器的飞机环控系统控制组件故障检测

控制组件作为飞机环境控制系统的重要组成部分,对其进行故障诊断具有重要意义。本文以环控系统的传感增益漂移和活门卡死故障为例,在Simulink仿真环境下建立其正常和故障模型,采用基于状态观测器的方法进行故障检测。仿真实验结果证明了该方法的有效性,且当上述两类故障发生时,基于观测器和仿真模型输出之间的残差特征分析,可以判别出所发生的故障类型。     

基于案例推理和等价空间的定性/定量混合故障诊断方法

针对难以获得航天器控制系统的精确模型,采用基于知识的定性故障诊断方法也难以奏效的问题,采取定性/定量混合故障诊断的思路,将基于案例推理和等价空间故障诊断方法有机结合,建立定性/定量混合故障诊断模型,推出一种定性/定量混合故障诊断方法。以航天器姿态控制系统为对象进行故障诊断。验证结果表明,推出的定性/定量混合故障诊断方法能够发挥二者的优势,比任何单独一种方法的诊断效果都好。     

基于极大后验原理的非线性系统传感器故障估计

针对扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman filter,EKF)计算复杂,粒子滤波算法动态跟踪能力差,单一无先导扩展卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman filter,UKF)滤波精度低等缺陷,本文根据极大后验原理(Max-imum posterior principle,MPP),针对一类非线性系统设计了一种改进型的无先导卡尔曼故障估计滤波器来估计被控系统所发生的加性传感器故障。首先根据极大后验估计原理,推导出一种最优常值故障估计器。在此基础之上,推导出次优的加性常值故障估计滤波器,并对故障估计滤波器进行了无偏性证明。最后,将得到的理论结果应用于非线性倒立摆系统,仿真验证了所提方法的有效性。     

基于主元空间动态模型的故障检测方法

建立了一种基于主成分分析的主元空间线性动态模型,将主成分分析的得分变量视为由高斯白噪声驱动的线性动态模型输出,可有效去除主元得分向量的动态相关性,动态模型参数可以通过期望最大化方法迭代辨识。分别在主元残差空间和主元空间线性动态模型上建立监控统计量,从而实现对动态过程的故障检测。通过数值仿真验证,该算法故障检测的检测率和误警率均表现良好。     

基于Internet的网络化三容水箱实验平台

基于网络的故障诊断与容错控制算法的现有研究大多止于数值仿真,而简单的数值算例无法准确反应实际的工业过程,需要利用真实的物理实验平台对各种算法进行评估。本文构建了基于Internet的网络化三容水箱系统,为网络化故障诊断与容错控制算法提供了一个基准的实验平台。该系统有较为精确的数学模型,可以方便地设置多种故障。整个系统立足于真实的物理系统、真实的网络传输特性以及真实的故障种类,可作为基准平台对网络化故障诊断与容错控制算法的效果进行评估。