复杂机电装备PHM系统关键技术研究

随着复杂机电装备组成的复杂程度及信息化程度的不断提升,故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)系统逐渐成为新一代复杂机电装备设计和使用中的重要组成部分。复杂机电装备PHM系统的关键技术是故障特征提取、数据融合、智能故障诊断与故障预测、状态监测和健康评估等,重点分析了智能故障诊断与故障预测技术。     

基于C/S模式的RCM分析决策系统的设计与实现

基于C／S技术,结合RCM分析决策系统开发的经验,介绍了系统的业务需求和开发平台,探讨了系统的运行模式、设计实现过程和软件的特点。     

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。     

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。     

基于RCM的轨道交通车辆计划维修任务确定方法研究

RCM(以可靠性为中心的维修)分析是目前制定高端装备计划维修要求的主流方法,旨在保证装备固有安全性及服务可靠性前提下,最大限度降低维修成本。依据我国轨道交通产品(如高速动车组)运维特点,本文阐述了基于国际标准的轨道交通产品RCM分析方法,并结合具体分析案例,通过RCM分析结果与现有检修规程计划维修任务对比分析,说明了应用RCM分析开发检修规程的优越性。     

基于案例推理的RCM分析系统中案例检索研究

为了在信息不完全的条件下提高智能化RCM分析系统中案例检索的快速性和精确性,将灰色关联理论应用到RCM分析案例检索的相似度计算中,并结合RCM分析案例的主要构成及其特点,提出一种模板检索与灰关联相似度分析相结合的二次搜索策略,利用实例对二次搜索策略和传统方法进行了比较分析,结果表明,该方法能够克服传统方法确定相似度系数的主观性缺点,可以实现RCM分析案例的精确检索,并具有较好的分辨能力.     

无人机电源机内测试系统的设计与实现

为了提高无人机电源系统的可靠性,根据某型无人机电源特性,设计了一套以ARM芯片LPC2138为控制核心的无人机电源机内测试系统,给出了该系统的硬件组成及软件设计;详细介绍了硬件电路中的主控电路与信号检测调理电路,提出了用ARM芯片内的定时器模块来巧妙实现交流电源相位与频率检测的方法,并引入基准源电路来提高整个系统的精度;描述了软件的功能及其实现方法,给出了某典型量的处理流程图;实际使用证明,ARM芯片的采用简化了外围电路设计,降低了功耗,使系统能以较高的精度及可靠地完成无人机电源机内测试任务.     

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。     

开关电源自动化测试系统的设计与实现

按照以软件为核心的模块化系统构架,设计并实现了新一代开关电源自动化测试系统。该系统能自动完成开关电源功能测试,并能存储测试结果、生成测试报表和进行统计过程分析。实际使用结果表明,该系统较之传统的电源自动化测试系统具有开发周期短,总体成本低,测试吞吐量高,扩展性好和升级容易等优点,能够很好地满足客户的要求。     

基于机器学习算法的寿命预测与故障诊断技术应用与发展综述

寿命预测与故障诊断作为复杂装备系统可靠性分析中的两类重要问题,基于数据驱动的机器学习分析方法具有良好的工程效果。本文系统地从故障预测与寿命估算及后续健康管理的实际工程需求出发,深入分析该类型系统因性能衰退出现的早期故障诊断与维护时间确定的共性难点问题并深度挖掘其所对应的关键科学问题,对机器学习算法在其中的应用与研究进行综述,重点阐述了人工神经网络、支持向量机等机器学习算法,对于完善可靠性分析方法,进一步推动机器学习算法在可靠性工程领域的运用具有一定的指导意义。     

基于PHM的自动气象站健康评价与故障预判方法研究

针对自动气象站建设和应用规模大、运行监控手段单一、维护保障成本较高的现状,首次将PHM技术理念应用于自动气象站的运维管理之中;采用层次分析法通过构造判断矩阵、专家打分、确定权重从而以“健康值”的形式对自动气象站综合健康状态进行评价;通过对状态信息与历史极值、故障信息进行判断,提出了一种对自动气象站供电和通信故障“两级告警”的预判方法;通过开发软件系统实现了健康评价和故障预判方法的应用,能够较为合理地量化自动气象站健康状态、对疑似故障发出及时告警;该方法丰富了自动气象站运行监控方法,减少了故障的排除诊断与修复时间,同时也为PHM技术在气象探测设备中的应用提供了思路。     

基于PHM的特种车辆智能终端设计与实现

针对当前工程车辆在施工过程中故障预测难,发生故障排除故障难的现状,及时进行健康状态管理,针对车辆的整体状况给出全面的检测和评估,及时了解"健康隐患",在故障前给出保养建议及预防策略;针对保障特种车辆健康问题,研制由车载健康管理终端(简称"VPED")和一个架设在公网的远程服务平台构成的智能车载健康管理系统,实现3G、GPS、CanOpen在PHM的理念下无缝结合,对于工程车辆的健康管理和提高施工效率方面有着重要的指导意义.     

飞行器故障预测与健康管理(PHM)集成工程环境研究

故障预测与健康管理(PHM)技术能够实现故障监测、诊断、预测、状态评估及综合决策的功能,能够降低飞行器维修、使用和保障费用,提高飞行器战备完好率、任务成功率以及安全性和可用性;在分析了国内外研究现状的基础上,提出了构建飞行器故障预测与综合健康管理的通用化支撵平台和验证环境的设计思路,并展开描述了PHM开发环境、运行环境、验证环境的具体功能组成,研究成果能够为检验飞行器PHM系统工作效能提供有效验证,为降低飞行器PHM验证费用提供借鉴.     

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。     

空空导弹投放信号中断故障容错设计与PHM实现

载机送出投放信号启动空空导弹弹射过程,当该过程尚未结束而投放信号中断或瞬断时,则会产生机-弹分离安全性问题.为了防止该问题的发生,在弹射控制电路的基础上,采用高能复合钽电解电容储存电能的方法实现投放信号中断故障容错.在电容充电过程中,通过在线测试充电电压得到实际电容充电曲线,比较该曲线和标准曲线的均方误差进行故障预测和健康管理.试验表明了故障容错设计和故障预测的可行性和有效性.     

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。     

发动机功率故障诊断系统的设计与实现

论文利用Labview软件模拟设计了发动机功率故障诊断系统,系统提供用户自由设定需要监测的参数并且利用发动机的特性曲线进行诊断,图形化的输入输出,完成对各个系统是否出现故障进行诊断,通过系统的实验证明本性对发动机故障诊断快速,直观,准确,从而达到快速排除故障点的作用.     

机载PHM系统软件设计与验证

针对现有PHM系统软件开发中存在的软件模块规范性差、复用率低和鲁棒性弱等问题,提出了一种基于OSA-CBM标准的构件化机载PHM系统软件设计方法,描述了机载PHM系统软件的构件化模型定义、功能框架、分层体系结构和软件控制流程;设计了机载PHM系统的构件接口和核心功能构件;实现了符合OSA-CBM规范接口的构件化软件。通过原型系统软件验证了构件化机载PHM系统软件设计和开发方法的正确性,表明了该方法能够提升软件的规范性、复用率、鲁棒性和可扩展性。     

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。