基于RF-SVR的燃油计量装置性能衰退检测和剩余寿命估计方法

为了实现航空发动机燃油系统的安全状态监测和健康管理,开展了燃油系统性能衰退检测和剩余使用寿命估计方面的研究。以燃油系统燃油计量装置为例,分析了其主要的性能衰退模式,设计了基于电流-速度数据的健康指标(HIs)选取方案,并考虑环境及模型参数不确定性,进行模型不确定性仿真,基于健康数据与性能衰退数据间的马氏距离对部件性能衰退进行检测。提出了基于随机森林-支持向量回归(RF-SVR)的剩余使用寿命(RUL)估计方法,利用通过RF特征选择优化的SVR模型实现部件RUL估计。最后基于某型民用涡扇发动机机械液压模型仿真数据对该方法进行了验证,结果表明:该方法的性能衰退检测虚警率及漏报率低于2%,RUL估计误差低于3%,可为航空发动机燃油系统的预测性维护提供参考。      

A new remaining useful life estimation method for equipment subjected to intervention of imperfect maintenance activities

As the key part of Prognostics and Health Management (PHM), Remaining Useful Life (RUL) estimation has been extensively investigated in recent years. Current RUL estimation studies considering the intervention of imperfect maintenance activities usually assumed that maintenance activities have a single influence on the degradation level or degradation rate, but not on both. Aimed at this problem, this paper proposes a new degradation modeling and RUL estimation method taking the influence of imperfect maintenance activities on both the degradation level and the degradation rate into account. Toward this end, a stochastic degradation model considering imperfect maintenance activities is firstly constructed based on the diffusion process. Then, the Probability Density Function (PDF) of the RUL is derived by the convolution operator under the concept of First Hitting Time (FHT). To implement the proposed RUL estimation method, the Maximum Likelihood Estimation (MLE) is utilized to estimate the degradation related parameters based on the Condition Monitoring (CM) data, while the Bayesian method is utilized to estimate the maintenance related parameters based on the maintenance data. Finally, a numerical example and a practical case study are provided to demonstrate the superiority of the proposed method. The experimental results show that the proposed method could greatly improve the RUL estimation accuracy for the degrading equipment subjected to imperfect maintenance activities.     

基于超球体平方根无迹Kalman滤波算法的涡扇发动机气路部件故障诊断

研究了一种超球体平方根无迹Kalman滤波算法用来有效跟踪涡扇发动机气路部件发生渐变性和突变性故障的健康参数.该算法通过超球体单形采样来降低算法的计算量,采用测量残差协方差阵的平方根代替方差阵进行递推运算,提高了算法的计算效率和数值稳定性.分别采用扩展Kalman滤波算法、无迹Kalman滤波算法和超球体平方根无迹Kalman滤波算法对某型涡扇发动机进行仿真,结果表明:超球体平方根无迹Kalman滤波算法的滤波时间减少50%左右,能够实现渐变性和突变性故障中健康参数的准确估计,是一种有效的涡扇发动机气路部件参数估计和故障诊断方法.      

一种基于两级判别逻辑的小型化冲击区域监测系统

对复合材料结构的冲击事件进行机载在线监测具有迫切的应用需求。面向机载研制了一种基于两级判别逻辑的小型化冲击区域监测系统。首先,提出了一种基于两级判别逻辑的冲击区域定位算法,能够在大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)中实现基于冲击数字序列的冲击事件在线记录,并提高了冲击区域定位的准确性。其次,研制了小型化冲击区域监测系统,采用无源滤波器和比较器,将压电传感器输出的冲击响应信号直接转换为冲击数字序列,采用FPGA替代数字电路并实现冲击监测,简化了常规冲击监测系统的电路,降低了系统的尺寸和功耗。系统具有体积小、重量轻、功耗低以及支持传感器数目多的特点。验证结果表明:该系统能够正确响应每次冲击事件并能准确定位冲击发生的区域。     

基于差错的民航机务系统安全分析

为实现对民航机务系统更科学的安全分析和评价,在传统“人－机－环－管”理论基础上,通过研究大量事故报告和民航规章,结合REASON模型和SHELLO模型,构建了基于差错管理的民航机务系统安全评价指标体系,用模糊层次分析法（ FAHP）计算指标权重,用模糊理论量化定性指标,通过模糊综合评价（ FCE）计算系统安全度,可以直观地看到评价结果及机务系统的薄弱环节和主要影响因素。通过实例和对比分析证明,提出的方法是科学合理的。     

基于改进相似度的混合型多属性决策方法

针对两区间之间无重叠部分导致无法准确衡量其相似度的问题,对现有的区间相似度计算方法进行了改进,改进后的相似度计算方法可以准确衡量任意两区间的相似度情况。在解决了原有方法区分度差问题的同时,丰富了处理混合型多属性决策问题的方法,算例结果与基于逼近理想解法和直觉模糊数法所得的结果一致,因而改进后的方法是实用和可行的。     

基于CBR的飞机引气系统故障诊断案例库构造

为快速准确排除飞机引气系统故障,引入CBR方法进行故障诊断。将来自运营方的历史故障经验与生产方的专家知识相结合而构造案例库。首先设计了不同类型知识的表示方法,然后重点研究了案例检索中的相似度,针对A—NN算法相似度作为参考的不足,提出了动态失效比的概念,并以此形成参考度,给出了计算模型。应用示例表明该案例库构造可准确定位故障,为高效的案例推理算法提供基础。     

民用飞机健康管理技术研究

随着民用飞机的系统集成度和复杂性大大提高,为降低民用飞机的运营成本、提高安全性和可靠性,民用飞机健康管理系统成为航空制造行业的发展趋势。本文简要介绍了民用飞机健康管理技术在国内外的发展现状,现阶段技术条件下所面临的问题以及所涉及的关键技术。着重介绍了民用飞机健康管理技术研究的方法和研究的内容,并对民用飞机健康管理技术未来的发展趋势进行了展望。     

基于奇异值分解的组合导航可观测度计算

以捷联惯组为主惯导的组合导航系统具有短时定位精度高、可靠性强等优点,但其依然存在长时间导航精度不高、运算量大、组合效率不高等问题。为更好地完善组合导航系统的误差补偿和抑制技术,对SINS/DVL组合导航系统的可观测性能进行了研究。在分段定常系统(Piece-wise Constant System,PWCS)的可观测性分析方法及基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法基础上,结合可观测性矩阵的遗传特性,提出了一种简化的状态量可观测性分析方法,并对该方法进行了理论仿真。为方便比较状态量的可观测程度,对各状态的可观测度进行了归一化处理。最后,通过湖面跑船实验设计了不同的航迹机动方式,计算了关键导航参数的可观测性能。实验证明,该方法可以实时计算组合导航参数的可观测度,根据可观测度设计的航迹可以有效提高导航精度,定位精度可提高1个量级,收敛速度也获得了明显提高。     

基于振动声调制的板类结构裂纹定位成像

针对线性Lamb波在监测闭合裂纹及微裂纹方面的不足,基于振动声调制理论,提出了一套板类结构中裂纹损伤定位方法。通过分析仅有高频(HF)激励和高低频(HF和LF)同时激励时,声波在含裂纹结构中的传播路径及其信号成分组成,提出了一种含损伤信息信号的提取技术,继而结合延时叠加算法,参考有基准的线性Lamb波损伤定位方法,对板类结构中的疲劳裂纹进行了定位成像。试验证明,该方法可在无需原始健康基准信号的前提下,有效定位出平板结构中的疲劳裂纹,为结构中接触类损伤的定位成像提供了思路。