民用飛機(jī)故障診斷與故障風(fēng)險評估的TMSDG方法研究.pdf

1、隨著國內(nèi)民機(jī)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,飛機(jī)故障診斷和故障風(fēng)險評估是亟待解決的問題。對于民用飛機(jī)尤其是新研制飛機(jī)的各種疑難故障,由于其引發(fā)因素繁多且相互耦合,故障征兆與最終故障原因之間無明確對應(yīng)關(guān)系,因而在診斷過程中,存在對象的精確定量模型難以建立,同時先驗知識又匱乏的問題。本文以飛機(jī)多工況系統(tǒng)為研究對象,提出了一種新的定性描述模型—過程動態(tài)有向圖TMSDG(Test-Maintenance Signed Directed Graph)。一方面充分

2、利用符號有向圖(signed directedGraph,sDG)模型包容深層知識的能力和處理復(fù)雜因果關(guān)系獨特的優(yōu)勢,另外一方面彌補(bǔ)SDG在診斷診斷和維修領(lǐng)域的知識表示和處理方面的不足,突破SDG實際應(yīng)用的局限性,從而為復(fù)雜系統(tǒng)的故障診斷與故障風(fēng)險分析提供有效支持。論文主要研究四個問題:
　　(1)給出了TMSDG模型的定義。TMSDG模型將SDG模型覆蓋在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型上,增加描述測試與狀態(tài)參數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系,進(jìn)一步引入了工況條件。T

3、MSDG模型不但繼承了SDG模型的特性,更重要的是包容結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、測試、維修更多潛在信息,因而不僅具有自動診斷和而且還為交互診斷能力提供了支持,并滿足多工況過程動態(tài)系統(tǒng)模型隨工況變化調(diào)整的實際需求。根據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)故障在層間傳播的特點,討論了一種基于分層思想的建模方法,降低系統(tǒng)級TMSDG模型建模的難度,使模型具有良好的封裝性、可重用性,也使模型具備分層診斷能力,適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)診斷和民用航空分級維修體制。
　　(2)研究了TMSDG“分

4、而治之”的分層診斷策略。基于TMSDG的診斷推理,首先確定發(fā)生故障的具體工況,重構(gòu)單穩(wěn)定工況SDG模型。在單穩(wěn)定工況診斷過程中引入故障--故障關(guān)聯(lián)矩陣,使用故障--故障關(guān)聯(lián)矩陣和可達(dá)性理論擴(kuò)充了相容性理論,進(jìn)而計算可能的故障源集合。提出的TMSDG分層診斷策略減小故障源搜索空間的大小,避免了未測節(jié)點的符號假設(shè)、停止假設(shè)的判斷和修正假設(shè)符號的過程,大大提高了診斷算法的效率和診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后,TMSDG診斷策略綜合多個工況診斷結(jié)果,進(jìn)

5、一步減少冗余解,提高診斷精度。
　　(3)提出了一種多值A(chǔ)ND/OR圖描述飛機(jī)系統(tǒng)測試序列問題,并研究了基于最大單位信息熵故障診斷樹的交互式診斷算法,充分利用了故障概率信息、測試結(jié)果及測試費用,得到了具有最大增益測試費用比的測試序列。該算法不用列舉整個結(jié)果樹的集合,運算中不存在反饋,計算結(jié)果用多值A(chǔ)ND/OR描述,可有效減少計算復(fù)雜度和平均測試代價,而且生成的故障診斷策略能有效、快速地指導(dǎo)維修人員進(jìn)行故障隔離。提出的方法能自適應(yīng)不

6、同維修級別不同的故障隔離精度要求,生成相應(yīng)的測試序列。
　　(4)建立了基于灰色聚類方法的故障風(fēng)險評估方法。對于已識別的故障模式,通過TMSDG模型獲取故障因果鏈和故障樹,進(jìn)行故障劣化趨勢預(yù)測,明確故障模式的發(fā)展變化過程,以故障因果鏈為分析對象實現(xiàn)整體和部分相結(jié)合的故障風(fēng)險評估。該方法突破了以往FMEA方法的局限,解決了風(fēng)險評估過程中的不確定性和不一致性問題,從而更為準(zhǔn)確地評估故障風(fēng)險,其分析結(jié)果不僅能將故障模式按照風(fēng)險順序排列,