一種機載診斷模型的集成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明是屬于故障預(yù)測與健康管理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 故障預(yù)測與健康管理技術(shù)作為實現(xiàn)武器裝備基于狀態(tài)的維修、自主式保障、感知 與響應(yīng)后勤等新思想、新方案的關(guān)鍵技術(shù)，受到美英等軍事強國的高度重視和推廣應(yīng)用。建 立和實現(xiàn)PHM的核心是在于能否建立一系列模型對設(shè)備、系統(tǒng)等進行有效地故障診斷、故障 預(yù)測。其不同于中央維護系統(tǒng)等更加強調(diào)故障發(fā)生前的預(yù)測能力，故障預(yù)測與診斷的目標 就是使用戶避免經(jīng)歷實際故障。通過使用基于機載模型的評估方法，在甚至缺少故障指示 數(shù)據(jù)的情況下，也可以實現(xiàn)扼殺故障于萌芽中的理想。然而目前基于模型的診斷方法也有 其不足，需要對不同分系統(tǒng)和部件等建立數(shù)學(xué)模型，對其求解進行故障診斷。缺點是模型較 為復(fù)雜龐大、診斷速度慢，對模型精度的依賴性較強，不能融合歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)，并且模型的 不確定性因素有可能導(dǎo)致錯誤的報警。
[0003] 故障方程作為機載診斷模型的數(shù)學(xué)表示方法，以BIT的診斷結(jié)果為基礎(chǔ)，充分利用 系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計數(shù)據(jù)、產(chǎn)品技術(shù)說明、FMECA、測試性建模、故障樹分析、歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)等 大量信息，創(chuàng)建基于規(guī)則或原理性模型。利用故障方程進行故障診斷，為PHM系統(tǒng)的故障診 斷提供了一種綜合的故障診斷方法，有效地降低了 BIT虛警率，達到節(jié)約維護時間和維護成 本的目的。
[0004] 利用對測試性建模生成的D矩陣的簡化，可剔除與故障無關(guān)的信息，有效濾除虛 警。目前，本申請的發(fā)明人曾發(fā)表《航電處理機相關(guān)性建模和故障方程生成方法》論文一篇， 該論文介紹了三值D矩陣的簡化以及故障方程的生成方法。但該論文所披露的方案由于未 能認識到信號缺失而引起的故障，以及如何將此類故障在故障方程中有效表達，因此實踐 應(yīng)用有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出一種機載診斷模型的集成方法，其核心在于成員級故障方程的建立； 解算效率高、實時性好、診斷結(jié)論可靠，達到節(jié)約維護時間和維護成本的目的。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種成員級故障方程的集成方法，包括以下步驟：
[0008] 1)利用測試性建模工具生成初始D矩陣，
[0009] 2)進行初始D矩陣的關(guān)聯(lián)關(guān)系約簡，生成三值D矩陣；
[0010] 3)針對信號缺失而引起的接口故障，對所述三值D矩陣進行擴展時，根據(jù)故障類型 及關(guān)聯(lián)關(guān)系進行信息的補充，區(qū)分表達"故障沒有發(fā)生"、"信息缺失的故障發(fā)生"、"除信號 缺失以外的故障發(fā)生"或"故障與測試沒有關(guān)系"，得到四值D矩陣；
[0011] 4)在四值D矩陣的基礎(chǔ)上，進行診斷邏輯修正和沖突預(yù)防、消解，得到最終的成員 級故障方程。
[0012] 以上步驟3)中設(shè)置方式可以是：0表示故障沒有發(fā)生，-1表示信息缺失的故障發(fā) 生，1表示除信號缺失以外的故障發(fā)生，X表示故障與測試沒有關(guān)系。
[0013] 以上步驟4)中診斷邏輯修正主要包括:測試點進一步壓縮、變量命名標準化、判據(jù) 具體化、以及包含關(guān)系分解。
[0014] -種機載診斷模型的集成方法，按照以上方法生成各成員級故障方程，綜合各成 員級故障方程、BIT信息和相關(guān)的模擬量、離散量，通過分析成員級故障之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系形 成系統(tǒng)級故障方程;綜合各系統(tǒng)級故障方程、BIT信息和相關(guān)的模擬量、離散量，通過分析系 統(tǒng)級故障之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終形成飛機級故障方程。
[0015] 本發(fā)明在三值D矩陣的基礎(chǔ)上，提出了四值D矩陣的生成、簡化，及故障方程的生成 方法，可以準確的表示由于信息缺失而引起的故障，并且在故障方程生成時，對診斷邏輯修 正和沖突預(yù)防、消解方面也有所突破。具體有以下優(yōu)點：
[0016] 1)有效濾除虛警;顯著提高診斷記錄及報告的信息質(zhì)量。
[0017] 2)覆蓋部分測試或信號缺失情形下的故障隔離。
[0018] 3)解算效率高、實時性好、診斷結(jié)論可靠。
[0019] 4)充分利用了FMECA、"五性"設(shè)計分析等工作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
[0020] 5)方程開發(fā)的工程化程度相對較高，易于實施、檢查和管理。
【具體實施方式】
[0021] 機載診斷模型的集成方法是根據(jù)各層級采集信息的范圍不同，將故障方程按照所 屬層級可劃分為成員級故障方程，系統(tǒng)級故障方程和飛機級故障方程。其中，成員級故障方 程是核心方案，在此基礎(chǔ)上即可依次實現(xiàn)系統(tǒng)級故障方程和飛機級故障方程。
[0022] 對于成員級故障方程的集成，是根據(jù)其FMECA的分析結(jié)果以及成品設(shè)備的測試性 要求開發(fā)相應(yīng)的BIT，并根據(jù)PHM的統(tǒng)一要求上報BIT的診斷結(jié)果，用以給系統(tǒng)級和飛機級提 供作為故障診斷的輸入。對于與其他成員系統(tǒng)無關(guān)聯(lián)，并且能夠在成員級確定的故障，可以 根據(jù)故障方程定義和規(guī)范，建立該故障的故障方程。
[0023] 對于系統(tǒng)級故障方程的集成，是綜合成員級提供的BIT信息和相關(guān)的模擬量、離散 量，通過分析成員級故障之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系形成系統(tǒng)級故障方程，結(jié)合系統(tǒng)級FMECA確定同一 系統(tǒng)內(nèi)關(guān)聯(lián)的成員之間交叉關(guān)聯(lián)的故障。對于需要其他系統(tǒng)提供信息才能確定的故障，應(yīng) 進一步獲取相關(guān)系統(tǒng)的信息，并且綜合對系統(tǒng)級發(fā)生故障的所有影響因素，根據(jù)故障方程 定義和規(guī)范，建立該故障的故障方程。系統(tǒng)級故障方程的集成應(yīng)該包含成員級BIT的診斷信 息以及系統(tǒng)內(nèi)故障診斷所需的其它信息，以體現(xiàn)故障的關(guān)聯(lián)特性和綜合診斷要求。
[0024] 對于飛機級故障方程的集成，是綜合成員級提供的BIT信息以及各個系統(tǒng)之間的 故障診斷增強信息(系統(tǒng)級故障方程），通過分析系統(tǒng)之間故障的關(guān)聯(lián)關(guān)系形成飛機級故障 方程，結(jié)合飛機級FMECA確定不同系統(tǒng)之間交叉關(guān)聯(lián)的故障。飛機級的故障方程的集成應(yīng)該 包含成員級BIT的診斷信息以及系統(tǒng)之間故障診斷所需的其它信息，以體現(xiàn)故障的關(guān)聯(lián)特 性和增強診斷要求。
[0025]下面以給出一個實例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0026] 1初始D矩陣的生成
[0027]故障方程的數(shù)據(jù)準備是通過設(shè)備/系統(tǒng)的FMECA，提取出設(shè)備/系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單 元信息、故障模式信息、測試信息、信號流與故障流一階相關(guān)性和輔助信息(如模擬量、環(huán)境 信息、狀態(tài)信息等LRU外部信息）。根據(jù)數(shù)據(jù)準備階段提取的信息，利用工具軟件建立設(shè)備/ 系統(tǒng)的測試性模型，通過仿真分析生成初始D矩陣。
[0028] 2D矩陣的關(guān)聯(lián)關(guān)系約簡
[0029] 根據(jù)上節(jié)生成的初始D矩陣，其故障和測試的名稱包括相應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)層次信息。 再根據(jù)下述關(guān)聯(lián)關(guān)系約簡算法將初始D矩陣轉(zhuǎn)化成{0，1，X}三值擴展D矩陣。0表示故障沒 有發(fā)生，1表示故障發(fā)生，X表示故障與測試沒有關(guān)系。
[0030] 例如，對表1示例的D矩陣進行約簡，得到簡化后的D矩陣，如表2所示。
[0035] 3擴展D矩陣的生成
[0036] 在生成故障邏輯之前，需要對故障進行識別，區(qū)分出內(nèi)部故障和接口故障。故障識 別原則如下：如果故障不是由于其他LRU故障引起的故障，即在D矩陣中表現(xiàn)為故障只與故 障所在LRU內(nèi)的測試相關(guān)，與其他LRU內(nèi)的測試的關(guān)聯(lián)值置設(shè)為X，此時的故障則被判定為 內(nèi)部故障;除了內(nèi)部故障以外的故障則判定為接口故障。
[0037] 內(nèi)部故障不受其他故障傳播的影響，僅憑借成員BIT診斷結(jié)果即可