故障预测与健康管理系统验证与确认方法综述

介绍了故障预测与健康管理验证与确认的研究动机,说明了该方法在整个系统设计中的地位;将验证和确认方法分为三大支撑技术：验证方法与性能评估、原型验证系统和不确定性管理,综述了这三种支撑技术的现有方法,分析比较了各方法的区别和联系,指出了具体的实现途径;点明了故障预测与健康管理系统验证与确认方法要关注的问题,明确了未来的发展趋势。     

机载系统通用故障诊断与预测模型构建研究

通过研究国外先进机载系统故障诊断与预测系统,分析机载系统故障的形成及特性和故障诊断的内容及其难点以及故障诊断过程中不确定性的来源。针对目前机载系统健康管理存在的问题,明确给出了系统健康状态管理的内涵;结合机载系统通用特性,提出了一种通用的机载系统故障诊断与预测模型,并给出了该模型各功能模块的定义。以某型航空发动机系统为例,验证了所提出模型的有效性,为研究机载健康管理系统提供了理论支持。     

民机故障预测与健康管理系统顶层架构设计技术研究

民机故障预测与健康管理系统顶层架构是指对民用飞机故障预测与健康管理系统的顶层技术和相关的应用体系结构及功能的顶层定义,该架构设计的主要研究容包括机上故障预测与健康管理系统技术架构、地面故障预测与健康管理系统技术架构、基于故障预测与健康管理技术的航空公司运营支持架构以及相关的通信体系架构等。该技术研究是通过对民用飞机故障预测与健康管理系统应用体系的顶层架构及相应的功能的详细定义,明确了民用飞机故障预测与健康管理系统顶层架构各组成部分所承载的功能和性能及接口关系;本论文的研究成果可以作为民用飞机故障预测与健康管理系统研制的基础和规范,同时对其他军用航空设备的故障预测与健康管理项目的研究也有一定的指导意义。     

故障预测与健康管理标准体系研究

介绍了故障预测与健康管理（PHM）的基本概念和其标准体系的研究内容;分析了国内外现有相关标准的目的、内容、结构和适用性;提出了PHM标准体系的构建原则和框架;基于PHM信息流结构,给出了其各模块的设计所参照的相关标准。     

装备故障预测与健康管理能力验证评估技术

预测和健康管理（PHM）是提升装备战斗力水平的重要保证,在装备设计阶段并行开展可测性设计是提高PHM能力的主要手段,而PHM技术的验证和评估是建立诊断与预测系统可信度的一个重要步骤。本文首先给出了面向PHM系统验证技术的国内外研究现状,然后,分析PHM指标的验证方法和技术框架。后面给出的PHM系统验证的指标体系,最后,点明了故障预测与健康管理系统验证与评估方法要关注的问题,明确了未来的发展趋势。     

PHM模型的工程化验证方法研究

模型验证技术在故障预测与健康管理(PHM)系统研制中受到高度重视,特别是如何将验证方法在具体的工程应用中体现规范性、系统性、通用性和实用性,已成为亟待解决的技术问题;在分析国内外相关研究现状的基础上,对PHM模型验证方法进行了系统深入的研究,阐述了故障数据获取方法和故障诊断和预测性能指标体系,并以机载诊断模型为例,对PHM模型验证流程作了详细介绍;最后,将此方法应用到了PHM验证平台的设计、开发和具体实现中,充分体现了PHM模型验证方法的工程化特点。     

航天器地面健康管理验证系统设计与实现

航天器地面健康管理系统作为整个航天器健康管理系统的核心,主要为技术人员提供航天器试验、运行和管理过程中的数据分析、诊断、预测等服务。目前由于航天器故障机理难以获取、故障验证环境不足、缺乏统一的验证方法和性能指标,给航天器PHM的研究成果的有效验证与评价带来了困难。提出了一种基于大数据的航天器地面健康管理系统设计思路,并对其验证评估指标体系和验证方法进行了研究,在此基础上设计实现了基于仿真和试验验证的航天器地面健康管理验证系统,通过多个航天器故障仿真和在轨历史数据试验,验证了提出的航天器地面健康管理验证系统设计方法的有效性,能够有效的应用于航天器的地面健康管理过程,具有较强的航天器工程应用价值。     

基于建康管理技术的机载计算机智能故障诊断方法

为了满足飞机机载电子设备以状态监控为基础的视情维修保障策略,提升设备可维护性,提出了一种基于在线检测、故障预测、辅助决策的健康监控管理故障诊断方法,支持对机载电子设备的健康状态进行预测和评估。通过划分机载电子设备子功能的敏感威胁区域,对这些区域设计专门的威胁预警监控电路,进行功能危害监控,建立推理监控模型对监控电路故障进行预警监控,结合辅助决策的方式对预警到的故障进行定位,实现对电子设备的智能故障诊断。通过FMEA的分析与故障注入测试验证,该预警电路、推理模型和辅助决策能有效的预测故障及定位,具有较高的故障预测覆盖率,可提高机载计算机的维修性、降低维修时间,在电子设备视情维修策略上具备工程应用价值。     

重复使用运载器预测与健康管理(PHM)技术研究

为了实现传统一次性运载火箭的可重复使用特性,提高重复使用运载器的安全性、可靠性及维修保障性,破解重复使用运载器研制难度大、技术风险高的难题,研究了一种重复使用运载器的预测与健康管理系统方案;该系统采用一种“机载-地面”辅助决策的系统设计方案,机载部分采用分层分布式的系统架构设计方案,地面部分采用区域管理和综合调度的设计方案,有效实现运载器在线式健康状态监测与诊断;重复使用运载器预测与健康管理设计方案的应用,确保运载器在全寿命周期内,实现在线实时故障检测、故障预测和健康评估,为故障处理、维修保障和系统操作优化提供决策支持,显著提升了重复使用运载器的安全性、可靠性、保障性和效费比.     

面向自主保障的航空电子设备在线测试系统

针对目前面向自主保障的故障预测与健康管理系统的开发与应用缺乏重要的实时数据和应用环境的问题,提出一种面向自主保障的航空电子设备的在线测试系统;该系统应用新的算法和信息处理结构,在维持在线检测基本功能的前提下,通过自主分析航空电子设备的异常,高层次物理模型和外部故障检测与故障预测算法,以及机上不断丰富的传感器和机上测试与健康管理装置,可逐步实现故障预测与健康管理及其相应的自主保障;给出了基于飞机在线检测系统的航空电子设备在线检测面向自主保障的初步方案,构建了基本信息获取途径和基于多元统计分析及混合SOM-RBF神经网络的机上在线异常检测的方法;该系统能够在线监测并识别多种复杂异常,且飞机本身不需进行任何改装,充分利用了储存和实时两种机上环境数据,并为进行在线和线下故障预测提供基础。     

典型机电系统PHM评价指标分析

PHM评价指标是装备健康管理系统设计输入与目标要求,也是对PHM系统进行验收核查的评价依据;目前国内航空主机所、科研院所与高校开展了大量的PHM技术研究和工程设计应用工作,但由于缺乏PHM系统指标体系的建立,导致研制方在PHM系统设计阶段难以明确功能性能要求,验证方在定型阶段缺乏统一的评价参考标准,使PHM系统的工程化进程缓慢;文章以典型机电系统为研究对象,通过剖析国外先进的PHM技术标准与规范文件,结合装备典型机电系统PHM系统的能力需求,从机电系统PHM的监测及诊断指标、预测指标、决策及评价指标三个维度分析和梳理PHM评价指标,建立了适用于装备设计与验证需求的机电系统PHM评价指标体系,解决了装备PHM系统设计中缺乏设计依据与验证评价指标的问题.     

航空装备预测与健康管理系统的验证方法概述

随着国内PHM(预测与健康管理)技术发展迅速,航空装备PHM验证与确认方法成为制约PHM技术成果工程转化的难点.针对上述问题,提出了PHM系统全寿命周期内的验证流程,明确了在需求分析、设计研制、使用与维护等阶段PHM验证与确认的具体内容与要求,结合PHM对象的特点,阐述了目前典型的航电PHM、机电/动力PHM、结构SHM的验证和确认方法.     

基于云边协同的新一代机载预测及健康管理架构设计

为适应未来战争节奏快、战场环境复杂以及下一代制空作战装备远航久航等新特点,提出了下一代制空作战装备机载故障预测与健康管理（PHM）的新需求,即关键故障精准预测、安全状态全面感知、辅助任务决策快速生成。而目前传统机载PHM由于规划功能有限、数据传输能力和计算资源不足等问题无法满足新需求。云边协同是一种可以支撑开放式统一系统架构的典型方法,符合下一代制空作战装备机载架构的发展趋势,并且可以有效减少机载健康数据传输并可合理地动态分配计算资源。在传统机载PHM架构的基础上,提出了基于云边协同的新一代机载PHM功能架构及物理架构,并阐述关键功能运行逻辑,为新一代机载PHM架构设计提供了一个可参考的技术思路。     

面向智能保障的航空测试技术应用与发展

为增强航空装备智能保障信息感知和数据获取能力、提升智能保障决策的准确性,急需将测试技术与智能保障深度融合,并明确智能保障对测试技术的发展需求。首先分析了航空装备智能保障需求,然后深入分析了航空测试技术在智能保障中的应用范围及流程,最后提出了智能监测传感器、非接触测试、智能BIT工程化与认知BIT技术、机载智能专用监控芯片、边界扫描装置、PHM系统验证与熟化和机载智能保障测试标准化等航空测试技术在机载智能保障中的应用的发展建议,同时提出了便携式测试诊断设备统型、飞机维修线智能测试系统研制、飞机部件地面定位测量引导设备研制、飞机隐身涂层损伤一体化智能检测设备研制、结构损伤智能柔性检测设备研制、便携式油液智能检测设备研制、地面PHM系统数据库及应用系统研制、保障测试设备验证与评价系统研制等航空装备地面智能保障测试方面的发展建议,希望能够为智能保障测试技术发展起到一定的推动作用。     

测试性验证技术与应用现状分析

阐述了测试性验证技术在新型装备PHM设计中的重要性,分析了测试性验证相关的国内外军用标准,归纳了相关军用标准在适用性方面存在的不足之处,指出应该建立测试性验证专用标准指导测试性验证工作。调研了国内测试性验证技术的应用情况,从测试性试验和测试性评估验证两个方面分析了测试性验证技术在实际应用中遇到的问题,并进一步确定了测试性验证标准中应该提供的内容,为测试性验证技术研究和标准的制定奠定了良好的基础。     

基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计

针对航空发动机PHM系统功能、性能验证要求高、验证内容多、验证业务复杂等实际问题,分析了国外先进航空发动机PHM系统开发验证情况及经验,提出了一种基于知识图谱技术的PHM仿真验证平台设计方法。该方法利用了知识图谱在具有的半结构化、高效性、直观等特点,实现了发动机PHM验证涉及到的故障模式、故障特征、算法模型及专家知识等大量信息知识的有效组织与管理。在此基础上,进一步面向发动机PHM验证数据量大、计算需求高等需求,采用大数据、数据挖掘、机器学习、云服务等技术,搭建了基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台,实现了数据挖掘与信息提取、专家知识获取、多层级融合诊断智能导向型推理等应用。最后,以某型发动机为对象,介绍了发动机PHM仿真验证情况。经实际验证结果分析,该文提出的PHM仿真验证平台能够有效解决航空发动机PHM系统可验证的历史故障样本少、验证功能单一等问题。     

面向适航标准的机载软件测试验证工具综述

机载软件的测试与验证是保障机载软件正确性和可靠性的重要方法。软件的测试与验证离不开工具的支持,使用工具能够提高效率、降低成本,对机载软件的测试验证工具研究是对其进行充分测试验证的保障。对机载软件及适航标准进行了简介;按照系列适航标准,从DO-178C、基于模型的开发与验证（DO-331）和形式化方法（DO-333）三个维度对工具的功能、特性及应用进行了详细介绍,并对其发展现状进行小结;总结机载嵌入式软件测试验证及其工具研发中存在的问题,并对其发展趋势进行了分析。