民用飞机健康状态评估方法 

飞机健康状态评估技术能够为飞机的健康状态提供量化评价的方法和手段,通过给出量化的飞机健康指数值,可以为后续的飞机维修提决策提供必要的技术基础;在分析了健康状态评估的技术现状的基础上,对飞机整机级的健康状态评估方法进行了研究,提出了健康状态评估技术方案,并对波音AHM系统健康指数模型进行了研究;提出的民用飞机健康状态评估方法,实现了从传统的对故障的状态识别转移至对性能退化程度的检测和量化描述,其应用可以为航空公司安排飞机运营提供参考,并为合理安排计划维修提供决策支持。     

有源相控阵雷达状态监测与健康管理技术

状态监测和健康管理技术作为新一代测试与诊断技术,是装备自主式保障的核心系统之一,在保障武器装备战备完好性,提高作战效能,降低全寿命周期费用等方面具有重要作用;从有源相控阵雷达的状态监测与健康管理入手,构建了分层式健康管理系统框架,以作用距离和副瓣电平等指标进行信息融合和健康评估,实现了有源相控阵雷达的状态监测和健康管理。     

一组1553B总线网络可靠性评估模型研究

在工程中,数据网络结构往往决定了数据传输的网络可靠性;比如,若干节点的1553B总线可以设计为1个BC和多个RT的单层总线结构,也可以设计为双层BC-RT的总线结构;因此,如何比较这两种设计的网络可靠性高低成为关键问题;为了解决这一问题,文中以上述总线结构设计问题为切入点,结合容斥原理和总线网络结构的特点,提出一组网络可靠性评估模型,并通过这组模型对单层和双层1553B总线结构的网络可靠性进行评估、比较和分析,为工程中网络可靠性评估模型的选择和使用提供指导,为总线网络结构设计合理性的定量分析提供数据支撑,同时为网络可靠性设计要求的满足提供理论依据;最后,文中对总线设计网络可靠性问题研究的发展趋势进行讨论。     

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。     

基于观测器的液压系统健康状态评估方法研究

为了实时评估液压系统的健康状态,提出了基于观测器的健康状态评估原理,利用解析模型、仿真模型和数据模型及其配合等方法进行液压系统标准模型的建立,联合实际液压系统的监测数据,构建液压系统的状态观测器。将实际系统的相关参数作为输入,实际监测点的输出与标准模型的输出进行特征分析与对比,在数据处理的基础上形成残差及其向量,运用数据分析方法计算系统健康度,并解析各元素及其耦合所映射的故障类型与故障程度,实现液压系统的故障定位与评估。最后,利用某型装备的起竖液压系统进行了应用举例,介绍了模型构建、故障模式与参数选择、残差构成及健康度计算的方法。所研究的状态评估方法对实时评估液压系统,及开展液压系统视情维修具有参考价值。     

面向产品状态的工装建模技术研究

为了在工艺装备设计过程中,提前考虑后续制造、使用、维护的相关需求,确保工艺装备在使用过程中对武器装备状态更改的及时响应;在分析工装生命周期特点的基础上,总结了面向产品状态工装模型的要求,提出了面向产品状态工装模型的定义,着重指出了工装模型与产品模型的关联关系;最后介绍了面向产品状态工装模型响应武器装备状态改变的实现方法。     

基于模糊逻辑的无人机定位系统设计

针对无人机定位精度问题,硬件设计采用模块化设计思想,以STM32系列的微控制器为核心,以微机械传感器和GPS 模块为基础,组成无人机组合导航系统;软件提出了基于“模糊逻辑”的加速度区间自适应算法,修正惯导定位误差随时间快速积累、GPS发射信号受阻,造成的连续定位能力和精度较差的问题,保证了系统定位精度,为小型自主起降固定翼无人机、多旋翼无人机定位奠定基础。     

小型固定翼无人机纵向姿态控制律的研究

针对无人机在实际飞行过程中受到外部环境影响大,控制精度不够高的问题;研究了一种模糊参数自整定PID控制方法来完成对无人机的纵向姿态的控制;该方法在传统的PID控制的基础上,利用无人机实际飞行中的数据,建立起模糊控制规则来实现PID参数自整定,最后在通过建立的纵向姿态模型上进行仿真控制,得出仿真曲线;仿真实验结果表明,所设计的模糊PID控制器,相比于传统的PID控制器具有更好的控制性能,并且具有很好的抗干扰能力,能够满足无人机控制系统的要求。     

民用飞机多级健康状态评估技术研究

健康状态评估技术是实现飞机派遣决策的关键技术。本文提出了一种民用飞机多级健康状态评估方法,该方法充分利用各类工程数据、技术数据和可靠性分析数据,建立飞机技术派遣量化评估方法,甄选影响飞机技术派遣的主要参数,并通过对各参数进行权重分配,建立综合量化分析模型,针对专机、VIP及其他特殊航线运行要求,精准高效地为飞机的技术派遣提供决策依据,保证特殊运行航班的安全性以及签派可靠度。经某航空公司的试用效果良好,验证了提出的方法的可行性。     

船用燃气轮机状态趋势预测算法研究

燃气轮机是船舶动力系统的重要组成部分,为了提高船舶性能,需对其进行状态趋势预测;首先研究了常用的几种预测算法,总结了各自优缺点和适用范围,对常见预测方法的技术特点进行了详细分析;为提高船用燃气轮机状态预测精度,提出了组合优选和虚拟预测的思想,通过研究组合预测方法实现了燃汽轮机状态的趋势预测,验证了组合优选和虚拟预测的可操作性和正确性,将预测结果同直接预测相比较,验证了其优越性。     

基于PHM的复杂机电系统健康管理技术研究

随着社会生产力的快速发展,复杂机电系统作为工业自动化领域重要组成之一,智能化、自动化程度越来越高,也对维修保障能力提出了更高要求。目前我国大多数复杂机电系统仍然以定期维修和故障维修为主,维修技术已经显著落后于设备发展水平。本文基于故障预测与健康管理技术,在剖析复杂机电系统常见故障模式的基础上,研究了复杂机电系统健康管理系统的层次架构、功能组成、技术途径,为视情维修保障模式在复杂机电系统中的应用方式方法进行了有益探索。     

无人机机箱温度异变信号检测系统设计

针对传统的无人机温度检测系统对于无人机机箱温度异变信号的检测实时性和准确较低的问题,设计并实现了基于DS18B20温度传感器关联模型的无人机机箱温度异变信号检测系统,根据温度在不同位置的测量值不同,建立不同位置的关联模型,利用温度传感器之间的关联系数λ,判断不同位置的温度信号是否正常,并对温度异变信号发出警报;硬件设计主要包括温度传感器检测电路、数据处理模块、声光报警模块等;软件设计主要包括工作流程、DS18B20实时温度传感器关联性的程序实现等;最后对无人机100次的飞行提取机箱检测温度进行试验实验,通过温度传感器DS18B20对无人机机箱实际的温度数据进行检测,结果表明:机箱内部模块周围温度变化与散热风扇周围的温度平均温度变化相差在0.5℃以内,在误差允许范围内,相关性很大;另外,与传统系统对比可知,该系统的检测准确率高达95%以上,且稳定性强,能为无人机的安全飞行提供了可靠保障。     

基于云重心评估法和熵值法的装备技术状态评估

装备技术状态评估是状态维修的关键环节,对维修决策有重要的支持作用。针对装备的监测信息和历史数据的模糊性和随机性,提出了基于云重心评估法的装备技术状态评估模型。同时,充分利用云理论特征值之一的熵,通过熵值法得到指标权重,避免了主观评价造成的误差。采用加权偏离度最终确定技术状态,构成定性属性值与定量属性值的映射关系。通过实例,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法研究

为了解决现有民用无人机在山区等复杂地形下难以实现地形匹配飞行的问题,分析了地形匹配飞行的技术难点,提出了一种基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法;先运用基于最小二乘法的拟合模型提高激光测距模块的精度,再利用激光测距模块分别实时测得无人机与地面的相对高度和地形的起伏角度,结合DMC-PID串级控制算法,使得无人机可以自主实现地形匹配飞行;该方法无需昂贵的地形检测传感器和复杂的软件算法,具有设备重量轻,应用难度低等特点;通过实地飞行测试,验证了该方法的有效性和可行性。      

基于测试参数的某型空空导弹健康评估模型

为了评估空空导弹健康状态,借助测试原理和导弹结构,建立贝叶斯网络拓扑结构模型,根据根节点输入和条件概率值进行推理,利用GeNIe2.0对试验参数进行仿真,确定导弹处于各个健康等级的可能性,仿真结果符合导弹的实际健康状态;敏感性分析确定了导弹部件的重要性,针对寿命周期各个环节提出了建议;借助模型,可以根据测试单元优劣健康评估情况制定有效的维修决策,这为基层部队进行导弹可靠性分析提供了方法和途径。     

民用小型无人机飞行控制系统硬件设计

针对民用无人机体积小、重量轻、结构简单、可靠性高等要求,给出了一种以STM32F103RE微控制器为核心的小型无人机的硬件系统设计方案,并详细介绍了系统整体方案设计以及主要的功能模块;通过详细的结构框图描述了如何有效的将各功能模块组成一个稳定的系统;在小型固定翼无人机上的飞行测试验证了该设计方案的可行性和可靠性;该系统实现体积小,可以封装到一个小盒子里面,所有接口单独引出,可以挂载到不同的载体上;该系统具有精炼、低成本、可靠性高的特点,适合批量生产使用。     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

存在时延的分布式无人机编队控制方法

多无人机协同是未来无人机应用的重要方式,多无人机编队作为多无人机协同的重要技术和研究热点也已引起越来越多关注,分布式无人机相较于集中式具有灵活性好、鲁棒性强,对通信及计算机性能要求低等优点;针对无人机的非线性动力学模型,在有向固定拓扑的条件下,运用高阶一致性理论解决无人机系统的分布式编队问题;基于Lyapunov稳定性原理,利用线性矩阵不等式(LMI),分别得出在具有时变时延导数信息及无导数信息情况下的稳定性充分条件;最后,仿真验证了这种编队控制方法的有效性;研究结果表明,利用文章所提出的方法控制无人机编队飞行,在满足稳定性的前提下,无人机系统能够形成稳定的编队,并达到预期速度。     

无人机健康诊断知识库建立研究

针对无人机健康诊断系统的设计,研究了健康诊断专家知识库的建立方法。介绍了基于规则的专家知识库的含义及其对无人机设计的要求,阐述了故障树与故障模式判据表的形成方法。故障树分析基于故障因果逻辑,逐层找出故障事件的原因,保证专家知识逻辑上的完备性。故障模式判据表将抽象的专家知识具体化为多个能够在工程上应用的要素。提出了一种故障树分析与故障判据规则相结合的建立健康诊断专家知识库的方法。从某型大气数据系统的组成及原理出发,以大气数据系统真空速失效为顶事件,构造了故障树和故障模式判据表。结果表明,结合故障树和故障模式判据表格构造的专家知识库清晰、简洁,具有很高的工程实用价值,能够应用于无人机健康诊断系统的设计。     

基于油液光谱分析的PCA-AHP综合传动健康状态评价研

油液光谱分析是研究综合传动运行状态的重要方法,以油液光谱分析数据为基础,运用主成分分析法(PCA)和层次分析法(AHP),建立了一种综合传动健康状态的评价模型。文章结合机械设备健康的概念,综合考虑油液光谱分析数据中各种磨损元素的影响,提出用健康值来定量描述综合传动运行状态的概念,并根据健康值对综合传动健康状态进行了等级划分;利用主成分分析法,对油液光谱分析数据进行主成分提取的研究分析;运用层次分析法研究主成分权重值,探讨判断矩阵的构造、一致性检验等问题;然后将二者有机的耦合,建立评价模型;实验研究表明,此方法具有很高的准确性,能够有效地判断综合传动的运行状态,对开展综合传动状态评估具有重要意义。