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.     

航空发动机健康管理系统发展现状及其指标体系研究

简述了航空发动机故障检测与诊断的发展历程,表明预测与健康管理(PHM)系统是实现先进发动机的必备功能.在分析典型先进航空发动机预测与健康管理(EPHM)系统的基础上,详细阐述了EPHM的需求,并基于需求系统梳理了EPHM系统的指标体系.最后对我国航空发动机健康管理的研究提出了几点展望.     

新一代航空电子故障预测与健康管理系统综述

PHM作为一种新的综合化系统检测、故障诊断、故障预测及健康管理技术,是提高系统可用性、维修效率和降低寿命周期成本的重要手段,已成为未来飞机航空电子系统设计的一项关键技术和重要目标之一;文中从PHM技术和航空电子系统的发展角度,介绍了PHM技术发展趋势和面临挑战,重点对航空电子故障预测及健康管理(APHM)系统设计,如层次化体系结构、功能要求,以及故障预测、健康评估、系统维护等关键技术进行了详细讨论,并给出了一种合理的系统健康诊断解决方案,最后总结探讨了PHM技术的一些发展趋势。     

无人机PHM系统体系结构设计研究

针对状态预测与健康管理(PHM)技术在无人机领域的应用需求,文章参考国内外PHM技术研究成果和应用经验,结合我国无人机保障现状,分析了无人机PHM系统的功能需求,研究设计了无人机PHM系统的体系结构,并详细介绍了该系统的工作流程,为无人机综合保障水平的提高提供了有益指导和参考。     

电子产品健康监控和故障预测技术框架

针对我国在电子产品健康监控和故障预测(PHM)方面开展的研究较少的现实情况,在对国外PHM技术进行大量调研并清理和总结大量的PHM理论研究和实际工程实践的基础上,明确了对电子产品进行健康监控和故障预测的技术框架,它包括电子产品PHM软硬件系统的体系结构框图及其关键技术要素、主要相关环节的技术细节和实施方案.并通过对实际PHM软硬件系统的工程设计和研究,明确了对电子产品进行健康监控和故障预测主要相关环节的技术细节,验证了电子产品PHM技术框架在工程上的可行性,完成了构建复杂电子产品PHM系统的第一步.     

基于模糊层次分析的装甲车辆PHM系统性能评估

针对装甲车辆PHM系统性能水平难以度量的问题,采用模糊层次分析法对装甲车辆PHM系统的性能进行评估,该方法在专家知识和经验的基础上增加了模糊数学的理论,评估结果更加科学可靠;首先通过深入研究装甲车辆PHM系统的应用现状和影响因素,建立装甲车辆PHM系统性能度量指标体系,然后采用多层次交互式层次分析法确定指标权重,最后采用模糊综合评判分析计算8套装甲车辆PHM系统性能状态;综合评价结果表明,不但有效地区分了不同装甲车辆PHM系统性能的优劣,同时还为装甲车辆PHM系统的研究与改进提供了参考方向.     

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。     

航空发动机PHM中的数据挖掘机遇与挑战

预测与健康管理(PHM)是未来先进航空发动机确保飞行安全、实现二级视情维修的关键使能技术。数据挖掘是PHM实现发动机健康状态评估、诊断以及剩余寿命预测的核心技术。本文首先从军事需求入手,简要分析了PHM技术的作用和意义,阐述了数据挖掘在PHM技术中发挥的重要作用,简要分析了国内外在航空发动机PHM中数据挖掘的差距。接着,详细分析了在航空发动机PHM技术中的关键数据挖掘问题,指出了数据挖掘问题的难点和技术挑战。最后,提出了集计算机、航空宇航两大学科之力推动发动机PHM技术成熟的建议。     

PHM与保障信息系统信息集成使用方法研究

为了满足飞机保障向基于状态维修转变的需要,分析预测与健康管理PHM(Prognostics and Health Management)系统及保障信息系统的主要功能和系统组成,依据PHM信息集成使用的相关需求,提出PHM信息集成使用过程。对PHM与保障信息系统的接口信息内容,信息传递方式、接口通信类型和信息集成使用的交互步骤等进行深入研究。研究结果为实现由PHM使用的飞机主动式自主保障提供了信息集成使用的技术方法。     

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。     

机载系统故障预测与健康管理验证与评估方法

随着故障预测与健康管理系统研究的不断深入,如何对机载故障预测与健康管理系统进行验证和评估是一个较为棘手的问题。首先,在分析故障预测与健康管理系统设计过程的基础上,指出了存在的突出问题;其次,结合实例给出了3种验证方法,通过比较分析,构建了一种机载燃油管理系统半实物仿真平台;再次,对故障预测与健康管理的性能评价指标进行了分类,并给出了相应的应用范围;最后讨论了故障预测与健康管理有关的标准体系,指出构建故障预测与健康管理标准体系是未来的发展方向。     

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。     

燃气涡轮发动机PHM系统设计与实现技术研究

基于燃气涡轮发动机由计划维修模式向视情维修(Condition Based Maintenance, CBM)模式转变、由被动保障向主动保障发展的实际需求,针对目前燃气涡轮发动机在故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)系统设计上存在的整体性与系统性不强的问题,通过开展燃气涡轮发动机的PHM技术研究,围绕故障诊断、寿命预测、保障决策等PHM系统的核心功能要素,提出了一种新型燃气涡轮发动机PHM系统架构。该架构包括实时监测模块与保障决策模块,实时监测模块主要基于测试性建模实现故障诊断逻辑设计以满足涡轮发动机故障检测与健康管理的实时性要求,保障决策模块为燃气涡轮发动机的CBM保障提供了一种数据驱动的决策生成方法,通过长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)算法预测关键部件寿命,以匹配最佳的维修保障方案,提升燃气涡轮发动机的保障效能,最后给出了该系统架构的部分核心功能的设计。     

一种用于无线网络中实时业务的跨层调度算法

就同时包含了有线链路和无线链路的异构网络上的实时应用,提出了一种满足其端到端服务质量(QoS)需求的无线网络MAC(media access control)层调度算法(real-time cross-layer scheduling algorithm for real-time application,简称RTCLA).该算法采用跨层的思想,结合了自适应调制编码(adaptive modulation and coding,简称AMC)技术和选择性自动请求重传(selective repeat-automatic repeat request,简称SR-ARQ)技术,在满足应用的系统误包率(packet error rate,简称PER)要求、尽可能减少基站中等待超时分组数目的前提下,提高系统吞吐性能和频谱利用率.通过仿真来验证算法分组超时率、平均系统有效吞吐率和公平性3个方面的性能,并与改进的比例公平算法(modifiedpro portional fair,简称MPF)、最早到期优先(earliest deadline first,简称EDF)和改进的最大加权延时优先(modified largest weighted delay first,简称M-LWDF)等3种广泛使用的算法进行了比较.仿真结果还表明,综合考虑实时应用的严格时延要求和无线网络资源稀缺以及信道的时变特性,RTCLA更适合于对时延敏感的实时应用,尤其是分组超时率性能方面表现突出.此外,仿真结果还表明,RTCLA在稳定性方面的表现与其他3种算法基本相同.     

基于OSA-CBM的PHM系统设计

结合PHM系统的使用目标和飞机各运行场景下PHM实现场景,提出PHM系统主要实现的功能;对OSA-CBM开展研究,将PHM系统按照OSA-CBM的分层定义,并且以某型号的PHM系统设计为背景,提出了基于OSA-CBM的PHM系统设计框架;介绍了该PHM系统按照开放式体系架构要求开展的功能定义、层次划分,以及对每个层级的输入输出定义;以Rational ROSE软件为模型开发工具,建立了各层级间的数据流动关系以及同层级之间的数据传递关系,对端口、算法、时序、配置等信息以UML语言进行了规定;分别采用Visual C#2010和Matlab软件开发平台实现了不同层级的功能,最终共同搭建了PHM系统的演示平台,实现了数据采集层、数据采集层、状态监测层及健康评估层、表示层等层级功能,为后续PHM系统的多用户协同开发设计奠定了技术基础。     

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AHP和系统仿真的面向服务业务过程性能评价*

首先,分析了面向服务环境下业务过程(SOBP)性能评价的新需求,并从业务与IT两个层面指出了现有评价方法的片面性;然后从业务、应用系统和IT基础设施三个层次提出了SOBP的性能度量指标及其基于AHP和系统仿真的性能综合评价方法;最后通过一个案例验证了该方法的正确性、可行性及其在服务选择和性能评价方面的全面性。     

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,能够有效地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。     

MAC and application level performance evaluation of beacon message dissemination in DSRC safety communication

In this paper, an analytic model is proposed for both MAC and application-level performance evaluation of periodic beacon message dissemination in the dedicated short range communications (DSRC) system on highways. Each vehicle can periodically generate beacon messages, which contain the information including position, velocity, direction, etc.. Out-dated message is replaced by the newly generated message. In order to develop a tractable analytic approximation, we first develop a semi-Markov process (SMP) model for the tagged vehicle to capture the periodic message generation, out-dated message replacement, channel contention and backoff behavior in IEEE 802.11 broadcast ad hoc networks. Further, an SMP model with an absorbing state is constructed to derive the message service time distribution. The fixed-point iteration method is utilized to obtain the converged solutions to resolve interactions between the SMPs of different vehicles. Both MAC-level and application-level performance metrics are derived. MAC-level analytic–numeric results are verified through extensive simulations. Application-level analytic–numerical results are evaluated subsequently to provide insights on network parameter settings. To ensure the quality of service (QoS) for a VANET application, application requirements in terms of application-level metrics are specified. Three typical safety-applications are evaluated in order to assess whether their application requirements can be satisfied or not.     

基于PHM的数字化生产线健康管理体系结构研究

针对数字化生产线的自动化控制与诊断要求,结合当前的智能制造背景,以数字化生产线设备群为研究对象,对设备群健康管理体系结构做出分析,并设计开发了基于PHM的数字化生产线健康管理系统。首先借鉴了OSA-CBM的PHM技术体系结构,提出数字化生产线设备群PHM体系结构,然后应用组态技术在结构上对设备群监测系统进行设计研究,实现对异步、异构数据的集成应用,最后重点分析了对故障进行诊断的综合诊断平台和健康管理平台