基于PHM的电力中间件故障预警技术研究

提出一种面向中间件的故障预测与健康管理模型,将当前电力信息系统中中间件的运维工作,从传统的事后排查转变为故障预判和智能预警。依据故障预测与健康管理(PHM)技术,以灰色-马尔科夫为核心预测算法,结合时间切片管理和动态置信阈值技术,设计并实现了面向中间件业务的故障监控和预警系统。以湖北省电力公司构建的智能化运维管理平台上的应用为实例,实践证明了该方案的可行性和有效性。     

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。     

基于相空间重构的PHM数据处理算法研究

采集数据的非线性特性极大地限制了故障预测与健康管理技术(PHM)在飞机自主保障能力中的应用,提出了一种基于相空间重构的数据处理方法;首先,对PHM技术进行了系统研究,并对数据处理进行了分析;然后,根据数据处理的特点,分别采用自相关法、复自相关法、FNN法和C-C法计算相关的延迟时间及嵌入维数;最后,通过仿真对比分析以上几种方法得到的延迟时间与嵌入维数;结果表明作为一种联合计算延迟时间和嵌入维数的数据处理方法,C-C法可以同时计算延迟时间τ为3和嵌入维数m为6。     

PHM模型的工程化验证方法研究

模型验证技术在故障预测与健康管理(PHM)系统研制中受到高度重视,特别是如何将验证方法在具体的工程应用中体现规范性、系统性、通用性和实用性,已成为亟待解决的技术问题;在分析国内外相关研究现状的基础上,对PHM模型验证方法进行了系统深入的研究,阐述了故障数据获取方法和故障诊断和预测性能指标体系,并以机载诊断模型为例,对PHM模型验证流程作了详细介绍;最后,将此方法应用到了PHM验证平台的设计、开发和具体实现中,充分体现了PHM模型验证方法的工程化特点。     

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,本文参考国内外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。     

基于云-模糊融合技术的电机故障诊断

在传统模糊融合诊断系统基础上加入云模型,运用该模型的正、逆向云发生器、云运算原理,构建了云—模糊融合诊断系统;该系统结合了云模型的模糊性、随机性、统计性,在对电机故障进行决策,不仅有效地解决了传统诊断系统存在单一判别准则无法判别的局限,还拓宽了电机故障模糊判别准则,可有效地评定决策故障结果,使诊断结果更具有客观性与模糊性,最后通过仿真实例表明了新系统具有传统诊断系统所不具备的优势。     

基于状态维修的电子设备故障预测技术研究

为解决电子设备结构复杂,故障信息不足,故障预测困难,并且现有方法不能直接对电子设备进行状态预测等问题,文中提出了基于状态维修(CBM)的最小二乘支持向量机(LSSVM)和隐马尔科夫模型(HMM)组合故障预测方法;首先采取灵敏度分析法确定电路中要可能发生变化的元件,通过改变元件参数来设置电路的不同退化状态;其次建立组合故障预测模型;最后对该电路进行状态预测;结果表明,文中提出的方法能够直接预测电路的不同状态,进而实现直接预测电子设备的故障状态,预测精度可以达到93.3%。      

基于因子分析的模拟电路故障特征提取技术研究

针对LS-SVM算法中小波提取特征存在小波基函数选择和小波分解层次、系数选取的问题,提出了一种基于因子分析技术的故障特征识别方法;该方法通过构建采样数据的相关矩阵求出因子载荷和因子得分,按照累计贡献率自动提取出1~3个因子组成特征向量,从而降低了输入维度,提高了算法训练诊断效率,降低了收敛难度;四运放典型电路的仿真实验结果表明:文中算法的诊断正确率超过了同类方法,同时提高了训练时间和诊断效率。     

国外飞机预测与健康管理技术发展计划综述

进入21世纪以来,预测与健康管理(PHM)技术作为提高新一代武器装备和民用产品的可靠性、安全性和经济承受性,实现自主式保障和基于状态的维修(CBM/CBM+)的关键使能技术,引起各国军方和工业界的广泛关注;欧美各国借助各种技术开发计划来大力推动PHM关键技术的开发、成熟和在军、民领域的应用;对近10年来美国NASA、欧盟和英国实施的几项PHM相关计划进行了概述,介绍了各项计划设立背景、研究框架和特点、组织管理、研发重点等内容,以期为我国发展PHM技术、制定相关技术计划提供参考借鉴。     

加注系统信息融合式健康监测方案研究

为解决当前发射场加注系统维修维护与状态监测所面临的问题,提出针对加注系统开展基于信息融合的健康监测;分析针对加注系统开展健康监测研究以及将信息融合技术引入系统健康监测的意义,总结加注系统健康监测现状,得出开展加注系统健康监测所面临的困难与启示;针对加注系统典型设备,设计融合式健康监测方案,包括健康监测信息特点分析、典型设备健康监测信息分析以及典型设备健康监测方案设计;为后续进一步深入开展加注系统融合式健康监测研究奠定了良好基础。     

基于马氏距离的航空装备故障预测研究

故障状态类型的判别是航空装备故障预测系统的核心环节,它直接影响到故障预测的准确性;针对航空装备的故障状态类型判别问题,提出一种基于马氏距离的故障预测方法;首先介绍了马氏距离,其次建立了状态数据库矩阵及状态判别模型,并给出了基于马氏距离的故障预测流程;最后将该方法用于某型飞机火控系统的故障预测中,使得在线和离线的平均故障预测准确度分别达到98.48%和97.77%,表明马氏距离在航空装备的故障预测中有较好的应用和推广价值。     

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,本文回顾了美军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技术工作者提供了参考。     

PHM中预测性能评价方法的发展与展望

预测与健康管理技术越来越受到武器装备维修保障领域的关注,预测作为其中的关键技术,其性能的优劣对健康管理工作有着至关重要的作用。对国内外PHM研究领域中预测性能评价方法的发展和现状进行了简要概括,并对预测性能评价方法的发展脉络进行了阶段划分与梳理,阐述了各阶段预测性能评价方法的基本原理与主要特点。在此基础上,总结了当前PHM研究中预测性能评价领域存在的发展空间和技术挑战,以及国内预测性能评价研究的特点,并由此提出对未来研究趋势的展望。     

重复使用运载器预测与健康管理PHM技术研究

为了实现传统一次性运载火箭的可重复使用特性,提高重复使用运载器的安全性、可靠性及维修保障性,破解重复使用运载器研制难度大、技术风险高的难题,研究了一种重复使用运载器的预测与健康管理系统方案;该系统采用一种“机载-地面”辅助决策的系统设计方案,机载部分采用分层分布式的系统架构设计方案,地面部分采用区域管理和综合调度的设计方案,有效实现运载器在线式健康状态监测与诊断;重复使用运载器预测与健康管理设计方案的应用,确保运载器在全寿命周期内,实现在线实时故障检测、故障预测和健康评估,为故障处理、维修保障和系统操作优化提供决策支持,显著提升了重复使用运载器的安全性、可靠性、保障性和效费比。     

基于可靠性模型及数据融合的冷却风扇健康管理算法

针对目前工业领域对冷却风扇的故障预测与健康管理的需求,提出了基于可靠性模型及信息融合的冷却风扇健康管理算法;文中对风扇的主要性能参数进行辨识,包括转速、电流、上升时间、下降时间、温度以及适度,结合风扇故障模型,将冷却风扇健康管理算法分为环境、机械及电子3个模块;利用可靠性模型及信息融合,对风扇状态进行评估以及预测,进而对风扇的剩余寿命及故障进行预测。     

基于惯性网络的分布式信息融合算法

分布式导航系统是飞机多传感器导航系统设计的新概念,可以大幅提高系统导航性能和容错水平,并能动态配置传感器功能,但是目前并无完善的信息融合算法与之对应;文章在构建惯性传感器网络的基础上,将多个低成本惯性传感器系统配置在飞机的多个位置以作为网络节点,设计了分阶段处理的分布式信息融合算法,综合利用各节点所测量的惯性信息,最后得到本节点的局部状态估计;通过仿真实验表明,采用此方法,有效降低了导航滤波估计误差,因此,系统导航性能及容错能力得到大幅提高。     

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,本文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MCN和WSN的融合技术研究

近年来,为了满足以数据为中心的无线服务和应用程序等业务的快速增长的需求,不需要人类参与的M2M通信得到了迅猛发展;为了支持M2M通信,移动蜂窝网络(MCN)和无线传感网络(WSN)正逐渐从独立的网络走向融合;这里讨论了MCN和WSN融合所面临的技术难题;提出在融合网络中,可以使MCN中的移动终端扮演传感器节点和WSN中网关的角色;评估了这种方法的性能,仿真表明采用与MCN交互式优化的方法能够提高WSN的吞吐量、延时、网络寿命等性能。     

方位角预测目标跟踪系统的研究

为了实现目标被遮挡条件下的自动预测跟踪,研究了跟踪机动目标过程中的自适应卡尔曼预测算法,建立了目标遮挡预测跟踪测试系统;首先,根据算法推导了导引头方位角位置预测方法,接着,测试对比了自适应预测算法采样周期对预测精度的影响,最后,设计多种不同的目标运动形式,并通过转台实现,测试自适应算法在典型测试条件下的有效性和准确程度;实验结果表明:目标被遮挡时,预测角增量指令相比图像角增量跟踪指令降低67%;仅需要导引头框架的角位置数据,无须脱靶量数据和弹目距离,满足遮挡条件下目标预测跟踪的功能要求。     

航空电子设备自动测试系统的软件架构设计

为检测和定位航空电子设备的故障,研究并设计了一种自动测试系统的软件架构;该架构包含了测试软件和测试数据库,测试数据库存储有测试被测设备的相关数据,测试软件将其作为输入,通过自动测试设备输送给被测设备,最终测试软件接收被测设备的输出并将其与测试数据库的预期数据相比较得出测试的结果;测试软件由手动测试模块、自动测试模块、系统自检测模块、测试记录读取和测试结果记录模块4个功能模块组成,自动测试和手动测试可以自由切换;该系统不仅能使用自动测试功能仿真被测设备的飞行环境,还可以使用手动测试功能具体定位分析故障,降低了设备的维护成本,缩短了维修时间。