装甲装备故障预测与健康管理系统技术研究

预测和健康状态管理(PHM)技术是一种先进测试、维修技术;从视情维修保障的背景出发,介绍了装甲装备PHM系统的内涵,进行了装甲装备故障模式影响和危害分析,明确了PHM系统具备的功能,初步构建了基于开放体系的装甲装备PHM系统的技术框架,并对其中的关健技术进行了深入研究,对炮控系统进行故障预测分析,结果和实际应用一致。     

复杂装备故障预测与健康管理系统初探

故障预测与健康管理(PHM)系统是新型维修保障模式—自主后勤保障的重要组成部分,对提高复杂装备的战备完好性和降低维修成本具有重要意义;首先介绍PHM系统基本概念及主要组成,并对在复杂装备全寿命周期实施PHM的必要性进行分析;综合论述了PHM系统实现中的关键支撑技术:基于RCM分析的方案设计、基于匹配度的健康状态评估和基于剩余寿命预测的维修决策;最后给出了PHM系统在无人机装备中的应用实例;国内外应用情况表明,PHM系统可显著提高维修保障效率并降低维修保障费用,可实现经济可承受性目标。     

对发展故障预测和健康管理技术的探讨

故障预测与健康管理(PHM)系统对于推动装备视情维修能力的实现具有重大的意义。简要介绍了PHM的概念及其内涵,分析了国内外PHM技术的发展状况,论述了PHM技术发展过程中需要关注的主要问题,以及需要重视的几项工作。希望对装备PHM技术发展发挥一定的参考作用。     

复杂装备故障预测与健康管理体系结构研究

PHM是基于CBM概念的一种新技术,对提高复杂装备的维修保障能力和减少维修保障费用有着重大意义;文章以复杂装备为研究对象,针对其PHM系统设计的首要问题———PHM体系结构进行了探索,提出了适合复杂装备的PHM总体结构和相应的硬件、软件系统结构,并在此基础上结合现行的三级维护体制提出了基于Web的防空导弹装备PHM总体结构。     

基于PHM的舰艇装备视情维修技术研究

针对PHM技术在舰艇装备视情维修中的应用需求,在分析剩余寿命预测机理的基础上,为解决舰艇装备历史数据少、状态变化普遍表现为非线性等难题,建立基于粒子滤波的多步剩余寿命预测模型,通过仿真表明：随着时间的推移剩余寿命PDF图变狭窄,剩余寿命预测误差逐渐降低,证明了预测方法的有效性。在此基础上,考虑装备维修费用最低为目标,建立以费用最低为目标的预防性维修时间确定模型,使得单位时间内的平均维修费用最低,并通过采用建立的基于粒子滤波的多步剩余寿命预测模型,最终确定了最优预防性维修时间,为装备保障人员拟订精确维修保障计划提供依据,也为舰艇装备开展视情维修奠定基础。     

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。     

产品新闻发布

航天测控公司首次将健康管理技术(PHM)成功应用到风洞自主式保障系统中本刊讯:风洞设备的试验能力是一个国家航空航天水平的重要体现。而风洞试验设备的维修保障是确保装备性能、保持装备优良状态的重要举措,直接决定着风洞的试验能力。针对风洞试验装备长期以来普遍存在的维修不足、维修过剩所导致的装备保障预见性、及时性、有效性不足等问题,北京航天测控技术有限公司基于视情维修的理念,采用国际先进的装备自主式维修保障思想,为用户提供了风洞自主式维修保障系统级解决方案。     

飞机故障预测与健康管理应用模式研究

针对现有飞机维修机制的不足进行了分析,描述了故障预测与健康管理、视情维修和自主后勤的三者之间的关系。提出了三种典型的故障预测与健康管理(PHM)应用模式,在分析比较现有三种模式优劣的基础上,进一步指出PHM的发展趋势。设计了一种飞机故障预测与健康管理(PHM)系统框架,并运用物联网技术完成了对自主保障系统的构建,能够有效提升飞机的自主保障能力。最后论证了故障预测与健康管理和持续采办与全寿命支持(CALS)之间的关系,为装备采购和全寿命支持提供了技术支持和理论依据。     

PHM系统中的测试不确定优化选择建模

PHM系统是实现视情维修的关键技术之一,是提高飞机自主保障的重要途径,PHM系统虚警率高的问题是实际应用中需要解决的关键问题。复杂环境下,PHM系统监测点的测试不可靠是引发PHM系统虚警的重要根源。针对此问题,本文采用不确定理论研究PHM系统中的测试不确定度,并建立测试不确定优化选择模型,在期望值准则和乐观值准则下,将不确定优化选择模型,转化为带有专家信度的确定性优化选择模型,并通过实例给出了不确定优化选择模型的建模和求解过程。     

视情维修条件下舰载机的战备完好性

基于视情维修方法的维修系统是复杂的动力学系统,其不同构成要素之间的相互作用导致维修系统的动态变化。通过分析视情维修的内涵,以舰载机的战备完好性为目标,运用系统动力学（SD）方法,并应用专用软件VENSIM分析视情维修条件下舰载机维修保障系统内部各要素的反馈控制结构,建立视情维修条件下舰载机战备完好性的系统动力学模型。仿真模型的运行结果表明,将视情维修方法引入舰载机维修保障,可有效提高舰载机的战备完好性     

某型火炮预测与健康管理技术(PHM)体系结构设计与应用

故障预测与健康管理(PHM)技术已在航空航天领域取得较为广泛的应用,而在地面装备领域鲜有应用,为将故障预测与健康管理(PHM)技术从航空航天领域推广到地面装备领域,设计和构建了某型火炮的PHM体系结构;首先,通过对比和借鉴航空航天领域典型的4种PHM体系结构OSA-CBM开放式体系结构、集中式体系结构、分布式体系结构、分层融合式体系结构的特点,结合地面装备作战特点和实际工作环境,设计并构建了适于地面装备的PHM体系结构;然后,以地面装备的PHM构建思路为依托,将PHM体系应用到具体的某型火炮中,设计出了基于某型火炮的PHM体系结构,根据所构建PHM体系结构,详细描述了在火炮上的应用情况;最后展望了PHM技术在地面装备领域的发展趋势和对国防工业发展的借鉴意义。     

面向复杂装备PHM数据体系架构的研究

故障诊断与健康管理(PHM)利用装备产生的数据,经过数据处理等手段,能够实现对复杂装备的健康状态进行监测、故障诊断、预测和智能决策;在PHM的整个阶段会产生大量的数据,目前已有部分国内外机构针对PHM数据体系进行了研究与构建,然而大部分的数据仅仅是针对PHM数据的管理维护方面做了探讨,并不能清晰地、深入地梳理出现役装备的设计数据、使用数据及验证数据之间的逻辑关系,所以构建一套完整的PHM数据体系架构成为当前极为重要的工作;文章以装备PHM技术为背景,贯穿装备生产制造全寿命周期时间线,基于PHM系统的设备级、区域级、平台级数据的构建、融合为主线,补全PHM数据管理维护数据,形成一套具有装备特色的PHM数据体系架构,完善PHM不同数据要素之间的逻辑关系。     

基于改进粒子滤波算法的医疗锂电池PHM系统设计

针对维持生命的医疗电子设备的锂离子电池维修问题,设计了一套故障预测与健康管理系统(Prognostics and Health Management-PHM),提出了PHM系统的实现框架。通过搭建一套电池控制应力水平实验平台并将故障注入锂离子电池中,来进行数据采集。建立基于阿列纽斯模型(Arrhenius Model)的医疗电子设备的锂离子电池模型,通过无迹粒子滤波(Unscented Particle Filter-UPF)算法和粒子滤波(Particle Filter-PF)算法计算出实时故障的概率并给出剩余寿命预测以及健康管理维护方法。通过Matlab对比UPF和PF的预测剩余寿命的仿真结果与实验所测数据的吻合度,选出UPF算法为最优算法并及时诊断故障,为后续维护提供建议。     

轨道电路故障预测与健康管理体系结构设计

针对现有轨道电路实行故障维修和计划维修的缺陷,提出一种以状态为基础的设备故障预测维修机制.设计故障预测与健康管理(PHM)体系结构与工作流程,采用模糊神经网络的方法,建立一种高压不对称脉冲轨道电路故障预测模型.选定2个输入参数和4个故障输出参数,输出参数利用故障可信度描述,根据专家知识和现场经验形成模糊推理规则表.通过仿真实验验证了PHM体系结构是有效的.     

智能装备故障预测与健康管理系统研究

针对智能装备预测性维护存在的智能化和网络化程度不高、物理模型建模困难等 问题,研究了数据驱动的智能装备远程故障预测与健康管理系统(PHM)的实施框架、关键技术 和系统开发方法。具体阐述了数据驱动 PHM 系统的运行模式,在此基础上分析了 PHM 系统的 软件架构和关键技术,首先利用 EEMD 对原始信号进行降噪和重构,将重构后的信号作为输入 建立基于 RBF 神经网络的故障诊断模型;然后采用动态神经网络建立基于时间序列的故障预测 模型,并建立基于故障阈值的故障报警机制;最后利用混合编程和网络化开发技术开发了数据 驱动的远程 PHM 系统。实际应用结果表明,该系统能以较高效率完成故障诊断、故障预测等 核心功能,具有良好的实用性。     

PHM仿真试验系统设计与应用

PHM系统是保障机载设备稳定安全运行的重要工具。通过构建PHM仿真试验系统,可以对系统架构、总线接口、数据处理、分区存储等系统功能进行仿真验证,以便尽早发现PHM系统设计初期存在的各种问题,及时对方案进行改进和优化,降低系统研制的风险。对PHM仿真试验系统的设计进行了研究,提出了一种PHM仿真试验系统设计与应用方法,从总体层次、软硬件设计等方面介绍仿真试验系统的组成和功能设计。搭建飞机级及各区域级的仿真设备,构建基于总线通讯的交联仿真网,支持数据、模型、流程等功能的仿真,并在最后给出了仿真试验的主要流程。实际应用表明,本方法能够较好地支撑仿真验证试验,从而缩短试验周期,提高研制效率,为系统设计工作提供支撑从PHM系统功能验证的角度为PHM系统研制提供支撑。     

刹车控制单元便携式检测设备的设计与实现

在飞机地面试验台进行刹车试验时,或者在外场飞机起飞前进行检查、大修厂的飞机维修时,防滑刹车控制单元的性能检测设备必不可少。针对飞机预测及健康管理(PHM)提出的维修保障困难问题,于开放的、面向对象的PHM体系结构,提出了一种便携式飞机刹车系统检测设备,结合其关键系统展开设计。此设计包含了飞机PHM体系结构设计及相关环节的技术实现,并将传统测试的相关测试设备小型化轻量化,集成在一拉杆箱内,加以一体化和良好的散热设计,使得设备方便运输携带,且具有一定抗强冲击力和震动的特性,有很高的安全性、可靠性,并具备故障定位等智能化检测能力,可满足外场检测的恶劣测试环境,提高飞机检修效率。     

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。