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。     

无人机故障预测与健康管理研究现状及发展

随着无人机武器装备复杂性、综合化、智能化程度不断提高,由此带来的故障多发性、致命性、随机性、交联性导致系统可靠性与安全性问题日趋突出,因此无人机的维修保障问题成为一大军事难点;为了满足智能化战争对无人机快捷、精准、持续保障的要求,故障预测与健康管理技术应运而生,成为了英美俄等军事强国的研究热点;文章介绍了国内外无人机PHM技术的发展现状,以及无人机PHM体系构架,从数据采集和传感器技术、数据预处理和数据挖掘技术、数据通信技术、多传感器数据融合技术、健康评估和故障预测技术、智能推理与决策支持技术等六个方面详细分析了无人机PHM关键技术,最后结合现阶段无人机PHM技术的不足,展望了无人机PHM技术的发展趋势。     

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.     

基于故障预测与健康管理的DIMA动态重构技术综述

故障预测与健康管理（PHM）作为分布式综合模块化航空电子（DIMA）的基础和保障,在实现DIMA资源组织与系统重构、提升系统容错能力以及提高系统任务可信度方面具有重要的理论意义和应用价值。论文在梳理PHM技术内涵及DIMA体系架构的基础上,分析了DIMA任务组织和调度特点,并在此基础上论述了DIMA面向任务需求的系统重构机制,给出了基于PHM的DIMA动态重构模型及重构策略,最后展望了PHM技术在航空电子领域的发展前景。     

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。     

复杂系统故障预测与健康管理(PHM)技术研究

目前PHM技术存在应用范围小,适用技术开发少的问题,限制其在普通民用设备中的推广应用,为扩大PHM技术的应用范围,提高复杂系统的经济可承受性,在深入研究PHM技术的概念和内涵的基础上,针对复杂系统的具体特点,分析了PHM技术推广应用的重大意义和存在问题;通过归纳总结,得出PHM应用于复杂系统的方法和流程,从建模角度提出基于PHM的故障预测模型设计的基本思路,为复杂系统的开发研制和维修保障应用PHM技术提供理论基础和支持.     

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。     

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。     

PHM技术国内外发展情况综述

随着现代武器装备复杂化、综合化、智能化程度的不断提高,传统的故障诊断技术难以适应新的需求。为了满足信息化战争对武器装备作战效能和快捷、精准、持续保障的要求,20世纪90年代中期,PHM(故障预测与健康管理)技术应运而生。从发展概况、应用成效、PHM验证评价、典型案例分析以及发展规划5个方面总结了国外PHM技术发展的应用成效;并对国内PHM技术的基础理论、工程技术与应用方面的发展状况进行了总结;通过对比国内外PHM技术的发展应用现状,总结分析了目前国内PHM技术发展现状与国外先进水平之间的差距以及未来发展的借鉴启示。     

基于遥测参数建模的无人飞行器发动机故障诊断

无人机系统工作处于外回路,从故障发生到判定需要一定的时间做出反馈与控制,若未及时处理,将影响无人机系统运行的稳定性。无人机作为一个大的迟滞延迟复杂系统,只能通过遥测遥控数据掌握飞行器状态。而无人飞行器故障预测与健康管理技术(PHM),是利用先进的传感器的集成,实时下传无人机遥测数据,并借助各种算法和智能模型来预测、监控和管理无人机的状态。本文以遥测数据作为基础,结合无人机的实际工程应用需求,分析无人机发动机典型故障模式,建立无人机发动机典型故障的粒子滤波、K-Means聚类、多层感知器等三种诊断模型。并在最后利用试验数据对诊断结果进行了比较和分析,对三种方法的适用性展开了阐述和说明。实验结果表明,提出的诊断方法能够有效地用于无人机发动机故障诊断中,在工程应用方面具有较高的实用价值。     

飞机机电系统PHM技术方案研究

针对目前飞机PHM系统难以精确设计的技术瓶颈,并为了满足提高飞机故障诊断与健康管理技术能力的目标要求,文章在大量调研并参考国内外飞机PHM系统设计经验的基础上,结合国内针对PHM设计的特殊背景,通过对飞机机电系统进行了深入分析与研究,提出了一种针对飞机机电系统PHM总体方案架构思想;文章给出了机电系统PHM区域管理器结构的设计思路及机电系统PHM区域管理器设计,开展机电系统aFMECA分析,明确了该系统设计的指导思想、功能和组成,并着重论述了各主要功能模块的设计方案,最后形成了飞机机电系统PHM技术方案,对于促进国内PHM技术的发展具有重要作用,同时也为其他武器装备的PHM技术的研究具有一定的指导作用。     

一站多机便携式无人机测控系统

针对目前多无人机协同作战应用需求,增强了无人机测控系统多机测控能力,实现了多机多系统互通互联互操作和资源共享等兼容与协同工作。分析了数字多波束相控阵天线,平台+插件的软件架构以及 XML技术的帧格式信息和参数信息描述等关键技术,研制了一款兼顾多型多目标通用化要求和后续无人机建设的扩展性需求的便携式无人机测控系统。该系统具备经扩展改造后进行新建无人机测控管理的能力,满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,提高综合测控保障能力,降低新型无人机系统装备建设成本。     

战场PHM及其通信技术应用

首先介绍了战场PHM的体系结构和特点;然后,针对战场环境下PHM对数据通信的需求,以网络中心化的任务保障以及大规模健康状态信息传输两个难点问题为出发点,分析了如何将通信技术应用于PHM中并支持系统的高效运行;最后阐述了未来战场的以先进通信技术为支撑的PHM特点;可预见的是,随着通信技术的不断发展和进步,战场环境的PHM性能必将获得进一步的提升。     

基于视情维修的电子装备PHM体系结构分析

为推行自主式保障理念,提高电子装备的综合保障能力,提出了一种基于视情维修的电子装备预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)构建方案。在分析PHM内涵和功能的基础上,从数据信息维、模型维和生命周期维3个维度研究了PHM系统结构,采用开放式PHM架构方式,建立了基于视情维修的电子装备PHM体系结构,并对其系统实现技术进行了探讨。通过对某型装备模拟训练与仿真测试系统PHM策略的设计,验证了所提方案的有效性。     

国外综合诊断、预测与健康管理技术的发展及应用

随着系统复杂性、综合化、智能化程度的不断增加,系统的"五性"和寿命周期费用问题越来越受到人们的重视;近10年来,综合的故障诊断、预测与健康管理(PHM)技术已经作为欧美等国提高复杂系统"五性"和降低系统寿命周期费用的关键使能技术L回顾了PHM技术的发展演变过程,重点介绍了PHM技术在国外军事、民用和学术研究领域的应用现状,并给出了PHM在F—35战斗机上的典型应用案例,最后探讨了PHM技术的发展趋势。     

基于综合PHM方法的导弹维修保障综述

故障预测与管理技术(Prognostics and Health Management,PHM)是现代武器装备实现新型自主式后勤保障的关键技术,能够实现故障检测、诊断、预测、状态评估以及综合决策的功能,能够降低维修、使用和保障费用,提高战备完好率、任务成功率以及安全性和可用性;对PHM方法技术发展、作用以及国内外发展现状进行了详细的介绍和总结,并针对导弹维修保障中PHM方法的应用进行了调研,提出导弹维修保障综合PHM的基本概念、体系构建方法以及存在的技术难点,最后进行了展望和总结。     

基于云边协同的智能城市轨道交通PHM系统

城市轨道交通系统对我国经济发展有巨大作用,确保系统中各功能部件的健康对其正常运行至关重要。PHM技术在云边协同技术的赋能下能够为城市轨道交通的安全运行提供更加系统、精准与高效的保障。在本文中,我们首先提出全新的基于云边协同的智能城市轨道交通PHM系统；之后,分别介绍我们所使用的云边协同、PHM技术及其在轨道交通系统中的初步应用,并综合二者优势,详细介绍全新系统的工作原理；最后针对本研究目前面临的问题与挑战,给出云边协同PHM系统未来的研究方向与思路。     

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。     

美军F-35战斗机PHM体系结构分析

为借鉴国外状态预测与健康管理(PHM)技术的发展经验,促进大型平台实现从状态监控向健康管理过渡,文章回顾了美军PHM技术的发展概况,分析了F-35战斗机PHM的体系结构组成以及各模块的主要功能,总结了F-35战斗机PHM的工作流程,介绍了F-35战斗机PHM系统的发展现状及存在的主要问题,提出了对发展PHM技术的认识,为从事PHM技术工作者提供一些参考.     

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.