基于LPS模型的飞行器控制系统故障诊断方法
基于LPS的飞行器故障诊断

mo del i n s t an t i a t i on met ho d b as ed on wi r e t abl e a nd ne t t ab l e, and as e t of i n t e l l i g en t f aul t det ec t i on so f t war e was dev el op ed.An e xam pl e f or v al i dat i on W as demon s t r at ed: t he
 ̄ 9 L PS 模型 实 例化 方法 ,开 发 了一套 智 能故 障检 测软 件 进行 了 算例验 证 ,结果 表 明 :基于 L P S 模 型 的故 障诊 断方法 能够 将系 统故 障定 位到 指定 产 品级别 上 ,具有 极大 的工 程应 用价 值 。 关键 询 :故 障诊 断 关系模 型 控制限 。 ] 。
自上世 纪 9 0 年代 始 ,国 外 航 空 航 天
企业 ,如波音 、空客 等 ,已经开始全面 采用诸  ̄ l f Me n t o r G r a p h i c 公司产 品的专 业 电气 系统 设计软件和 工具 ” ] ,这些 专业的 电气 系统设计软件 将原理设计、
Key wo ̄ s: f au l t di ag no si s r el at i o ns hi p mode l c on t r ol sy s t e m
【 中图分类号 】 TJ 7 6 5 . 2 【 文献标识码 】B 文章编号 1 6 0 6—5 1 2 3( 2 0 1 4)0 6—0 0 3 9—0 6
航空航天工程师的航空器系统故障诊断

航空航天工程师的航空器系统故障诊断航空器系统故障诊断是航空航天工程师职责的重要方面。
航空器的安全与稳定性依赖于对系统故障的准确诊断和及时排除。
本文将就航空器系统故障诊断的重要性、常见的故障诊断方法以及航空航天工程师应具备的技能和知识进行讨论。
一、航空器系统故障诊断的重要性航空器系统由各种复杂的设备和组件构成,其正常运行需要多个系统之间的协调和配合。
一旦某个系统出现故障,将会对整个飞行过程产生严重影响,甚至威胁到航空器的安全。
因此,航空航天工程师在设计和运营过程中,必须重视航空器系统故障诊断,以确保航空器的可靠性和飞行安全。
二、常见的航空器系统故障诊断方法1.二进制决策树法(Binary Decision Tree,BDT)二进制决策树法是一种常用的故障诊断方法。
它将航空器的故障分为多个子系统,并在每个子系统中制定相应的故障树。
根据航空器的故障现象,工程师可以根据故障树的分支路径进行逐级排查,最终确定故障的根本原因,并制定相应的修复方案。
2.故障模式和效果分析法(Failure Mode and Effects Analysis,FMEA)故障模式和效果分析法是一种对航空器系统进行全面分析的方法。
通过对每个系统的功能、故障模式和可能产生的后果进行评估和判定,工程师可以及时发现系统潜在的故障点,并制定相应的预防措施,从而减少故障的发生概率。
3.故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)故障树分析法是一种用于系统故障分析的方法。
通过建立故障树,将系统故障与其原因进行了有机地连接起来,工程师可以追溯故障产生的路径,找到故障的根本原因,并采取相应的修复措施。
三、航空航天工程师应具备的技能和知识1.系统工程能力航空器系统是一个复杂的整体,航空航天工程师需要具备良好的系统工程能力,包括系统组成和结构的理解、系统交互和连锁反应的分析等。
这将有助于工程师更好地理解和解决系统故障。
2.专业知识航空航天工程师需要拥有相关的专业知识,包括航空器系统原理、航空电子技术、传感器技术、控制系统等。
飞行器动力系统的故障诊断研究

飞行器动力系统的故障诊断研究在现代航空航天领域,飞行器的安全与可靠性至关重要。
而飞行器动力系统作为其核心组成部分,一旦出现故障,可能会导致严重的后果。
因此,对飞行器动力系统的故障诊断研究具有极其重要的意义。
飞行器动力系统是一个复杂且精密的系统,包含了众多的部件和子系统,如发动机、燃料供应系统、传动系统等。
这些部件在高负荷、高温、高压等极端环境下工作,容易出现各种故障。
故障的类型多种多样,可能是由于部件的磨损、疲劳、腐蚀、老化等原因引起的性能下降,也可能是由于突发的机械故障、电气故障或控制系统故障导致的系统失效。
要对飞行器动力系统进行有效的故障诊断,首先需要对其工作原理和结构有深入的了解。
发动机是动力系统的核心,其工作过程涉及到燃料的燃烧、气体的膨胀做功以及能量的传递等复杂的物理和化学过程。
燃料供应系统需要精确地控制燃料的流量和压力,以保证发动机的正常燃烧。
传动系统则负责将发动机产生的动力传递到飞行器的各个部件。
只有清楚地掌握了这些工作原理和结构,才能更好地理解故障产生的机制和可能出现的症状。
在故障诊断的方法方面,传统的基于传感器监测的方法一直是重要的手段。
通过在动力系统的关键部位安装各种传感器,如压力传感器、温度传感器、振动传感器等,可以实时监测系统的运行状态参数。
当这些参数超出正常范围时,就提示可能存在故障。
例如,发动机的油温过高可能意味着润滑系统出现问题,振动幅度增大可能是部件的不平衡或松动导致的。
然而,这种方法也存在一定的局限性。
传感器的安装位置和数量有限,可能无法覆盖到所有潜在的故障点,而且传感器本身也可能出现故障或误差,导致误判。
为了克服传统方法的局限性,近年来,基于模型的故障诊断方法得到了越来越多的关注。
这种方法通过建立动力系统的数学模型,模拟系统在正常和故障状态下的行为,然后将实际监测到的数据与模型预测的数据进行对比,从而判断是否存在故障以及故障的类型和位置。
基于模型的方法具有较高的准确性和可靠性,但建立精确的数学模型往往需要对系统有深入的了解和大量的实验数据,而且模型的计算复杂度较高,实时性可能受到影响。
航空飞行控制系统故障诊断与排除技术研究

航空飞行控制系统故障诊断与排除技术研究航空飞行控制系统,是现代民航飞行的重要组成部分,它是保障飞行安全的核心。
然而,由于各种原因,飞行控制系统故障时有发生,导致航班延误、事故以及直接经济损失等问题。
因此,如何快速、准确的诊断和排除飞行控制系统故障,一直是航空工业技术研究的热点和难点。
一、航空飞行控制系统的组成与运行原理航空飞行控制系统主要由飞行仪表、操纵系统和机载计算机三部分组成。
其中,飞行仪表包含高度表、空速表、半自动着陆仪等,用来指示飞机的高度、速度和其他飞行参数。
操纵系统由襟翼、副翼、方向舵和油门组成,用来控制飞机的各项动作。
机载计算机是整个飞行控制系统的“大脑”,它有多个子系统组成,分别用来控制氧气系统、燃油系统、自动巡航、自动着陆等。
机载计算机的主要功能是为飞机提供想定的飞行参数,从而实现飞机的自主控制和导航。
二、航空飞行控制系统故障的原因航空飞行控制系统故障的原因有很多,主要包括以下几个方面:1、设备老化或设计不当。
飞行控制系统设备使用的时间越长,故障发生的概率就越大。
同时,设备设计不当,也会导致故障的发生。
2、电磁干扰。
航空飞行控制系统中使用的电子设备对电磁干扰非常敏感,因此,当周围环境中存在较强的电磁波时,就会导致飞行控制系统出现异常。
3、安装及维护不当。
如果飞行控制系统的安装和维护不得当,也会导致系统的故障发生。
比如,飞行仪表的安装位置不合理,就会影响指示精度、导致信息错误。
三、航空飞行控制系统故障的诊断技术航空飞行控制系统故障的诊断技术有多种,最常用的是自诊断和人工诊断。
1、自诊断技术。
自诊断技术是指飞行控制系统自身的诊断功能。
现代飞机都配备了飞行控制系统自我诊断功能,当飞行控制系统中某个部件或子系统发生故障时,自动诊断系统就会发出警报,并在显示屏上显示故障信息,提醒机组人员进行排查处理。
2、人工诊断技术。
当自诊断功能无法确定故障原因时,需要进行人工诊断。
人工诊断技术包括根据故障信息、行驶记录以及日常巡检记录进行分析,还可以通过检查部件和线路等,逐一排查故障原因。
飞行器控制系统的实时诊断与故障处理技术

飞行器控制系统的实时诊断与故障处理技术现如今,人类的科技水平越来越高,各种高科技产品层出不穷,其中飞行器可以说是一个代表性的例子。
为了保证飞行器的飞行安全和可靠性,飞行器的控制系统是非常关键的。
而随着航空业的发展,由于环境、发动机等多种因素的影响,飞行器控制系统故障的情况也时有发生。
因此实时诊断和故障处理技术变得至关重要。
首先,飞行器控制系统的实时诊断非常重要。
实时诊断可以指在飞行器的飞行中,如果控制系统出现故障,通过对飞行器的监测,及时发现故障并进行处理。
这样可以避免故障对飞行安全所带来的潜在危险。
同时,实时诊断可以提高飞行器的安全性和可靠性,减少故障产生的后果。
其次,故障处理技术也是不可缺少的。
故障处理技术可以指针对飞行器控制系统出现故障后,通过故障复位、故障隔离、故障维修等手段进行处理,维持飞行器的正常运行。
故障处理技术的实现需要具备固件(firmware),硬件(hardware)以及软件(software)三个应用层的技术支撑。
其中,固件是指嵌入在硬件中的程序,用于实现飞行器控制功能;硬件是指飞行器控制系统的各种物理设备,如传感器、执行器等;软件是指固化在PCB中的程序,如驱动程序、控制程序等。
实时诊断和故障处理技术的实现需要用到很多技术手段。
飞行器控制系统可以通过自检功能来实现实时诊断。
自检附属于故障检测(FDIR)技术,主要有硬件信号诊断自检和软件系统自检。
硬件信号诊断自检可以检测到错误的硬件电路信号。
而软件系统自检则是检测软件错误和CPU性能等问题。
故障自检可以通过故障复位、自救或自恢复技术ERECT. TE可对异常状态的系统自动地进行修复和切换。
另外,健全的数据处理和分析系统也是实现实时诊断和故障处理的重要支持。
数据处理和分析系统可以对飞行器运行时产生的各种数据进行采集、分析,从而对飞行器的状态进行实时监测。
同时,这些数据还可以用于故障原因的诊断,指导故障的处理。
飞行器控制系统的安全性保障措施、操作过程管理,也是实现实时诊断和故障处理的重要环节。
基于虚拟仪器技术的飞行自动控制系统的故障诊断

基于虚拟仪器技术的飞行自动控制系统的故障诊断摘要:随着科学技术的迅猛发展,虚拟仪器技术在飞行自动控制系统的故障诊断当中的应用也越来越广泛。
因此本文介绍了基于虚拟仪器技术的飞行自动控制故障诊断系统的结构特点,并且从软件、硬件设计两方面重点分析了虚拟仪器技术的配置方案,以便进一步提升飞行自动控制系统故障诊断的灵活性性、安全性、稳定性以及精确性。
关键词:虚拟仪器;飞行自动控制;故障诊断Abstract: with the rapid development of scientific technology, virtual instrument technology in the flight of the automatic control system for the application of fault diagnosis more and more widely. Therefore this paper introduces based on virtual instrument flight to be automatic control fault diagnosis system’s characteristics, and the design of hardware and software from two aspects emphatically analyzes the virtual instrument technology configuration scheme, so as to further improve the flight automatic control system fault diagnosis flexibility sex, security, stability and precision.Key words: virtual instrument; Flight to be automatic control; Fault diagnosis一、虚拟仪器技术的特点虚拟仪器技术(Virtual Instrument)主要是指通过高性能的模块化硬件,结合强大的计算机软件功能完成各种测试、测量以及自动化的应用,目前在工程机械、仪器的测量与控制等方面应用较为广泛。
飞行器控制系统的故障诊断技术研究

飞行器控制系统的故障诊断技术研究随着人们对飞行器的依赖性越来越高,对飞行器安全性的要求也越来越高。
然而,飞行器运行中的故障问题仍然是飞行器面临的严峻挑战之一。
如何有效地诊断并及时排除故障,在保障飞行器安全性和可靠性的同时,也成为了人们研究的热点问题之一。
本文将介绍飞行器控制系统故障诊断技术的研究现状以及未来发展趋势。
一、飞行器控制系统飞行器控制系统是飞行器的重要组成部分,可分为机载控制系统和地面控制系统。
机载控制系统主要由飞行控制系统、导航系统和通信系统组成;地面控制系统则包括地面航管系统、地面调度系统、气象预报系统和空中交通管理系统等。
飞行器控制系统的主要功能是控制飞行器起飞、飞行、降落等。
二、飞行器控制系统故障诊断技术的研究现状1、基于知识的故障诊断技术基于知识的故障诊断技术是指利用专家系统等人工智能技术,对飞行器控制系统进行故障诊断。
该技术可以通过建立控制系统的知识库,并使用推理引擎来诊断飞行器故障。
这种方法的主要优点是可以根据控制系统的不同故障类型,设计相应的诊断模型,并针对性地进行故障诊断和修复。
2、基于模型的故障诊断技术基于模型的故障诊断技术是指应用模型建立方法,将控制系统的结构、参数和性能等建立相应的模型,利用模型预测模型行为,并将模型行为与实际行为进行比较,从而达到故障诊断的目的。
这种方法的主要优点是可以通过建立控制系统的数学模型,根据控制系统模型的实际需求,设计相应的故障诊断算法。
3、数据驱动的故障诊断技术数据驱动的故障诊断技术是指对飞行器控制系统运行数据进行分析,构建控制系统的数据模型,并根据模型对数据进行分析,检测控制系统运行中可能出现的故障,最终确定控制系统故障的类型和位置。
这种方法的主要优点是可覆盖面广,可以诊断多种类型的控制系统故障,并且可以根据控制系统故障的类型和位置,采取相应的措施进行修复。
三、未来发展趋势随着飞行器控制系统的复杂性不断提高,控制系统故障诊断技术也需要不断更新和改进。
飞行器系统中的失效诊断与容错控制研究

飞行器系统中的失效诊断与容错控制研究随着航空技术的不断发展,飞行器的性能越来越高,但是飞行器在使用过程中,可能会出现各种各样的故障和失效。
这些故障和失效可能会导致飞行器发生安全事故,对人员和财产造成巨大的损失。
因此,如何对飞行器系统进行失效诊断和容错控制成为了研究的热点之一。
一、失效诊断技术失效诊断技术是对飞行器系统中故障或失效进行检测、诊断和判断的一种技术。
失效诊断技术的主要任务是快速准确地判断故障或失效出现的位置和原因,以便及时采取措施进行处理。
常见的失效诊断技术包括故障树分析、贝叶斯网络、支持向量机等。
这些技术在飞行器系统的失效诊断中都有广泛的应用。
1、故障树分析故障树分析是一种运用逻辑分析方法来描述和分析系统故障的技术。
通过对失效路径和事件的逻辑图形化表示,可以清晰直观地发现系统故障原因,为故障排除和修复提供指导。
在飞行器系统中,故障树分析常用于对某一部件或系统进行诊断。
2、贝叶斯网络贝叶斯网络是一种基于概率推断的分析方法,它通过建立一个概率网络来描述各个事件之间的依赖关系,进而得到整个系统的失效概率。
在飞行器系统中,贝叶斯网络可以建立对各个部件的故障预测模型,减小系统发生失效的概率,提高系统的安全性。
3、支持向量机支持向量机是一种基于统计学习理论的非线性分类方法,可以用来分类和回归分析。
在飞行器系统中,支持向量机可以用来建立故障诊断模型,对系统进行预测和分析,从而提高系统的安全性。
二、容错控制技术容错控制技术是指在飞行器系统中,当某个部件或系统发生故障或失效时,通过引入特定的容错控制策略,使得系统可以继续运行并保持一定程度的可靠性和安全性。
常见的容错控制技术包括重构控制、冗余控制、容错滑模控制等。
这些技术在飞行器系统的故障容错中都有广泛的应用。
1、重构控制重构控制是指在飞行器系统中,当系统发生故障时,利用系统的多个控制模型,通过在线变换和切换控制模型,使得系统可以恢复正常运行。
例如,在飞行器自动驾驶过程中,可以采用多个控制模型,当某个控制模型出现故障时,另一个控制模型可以接管,并实现系统的平稳过渡。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
随着飞行器控制系统智能化程度的不断提 高, 对维护保障人员的专家知识水平要求越来越 高, 目前大部分维护保障工作都离不开领域专家; 各种地面测试手段不断完善, 测试信息越来越丰 富, 但其综合分析手段却十分有限
[ 1 - 2 ]
5 - 6 ] ; N G等将数字和模 断代数相结合的方法研究 [
拟电气设备的结构表述为一种层次化互连模块的
第3 5卷 第 5期 0月 2 0 1 3年 1
国 防 科 技 大 学 学 报 J O U R N A LO FN A T I O N A LU N I V E R S I T YO FD E F E N S ET E C H N O L O G Y
V o l . 3 5N o . 5 O c t . 2 0 1 3
[ 1 3 - 1 5 ]
的。因此, 该类信号和一根逻辑连接线相对应, 可 独立检测, 其状态和两根逻辑连接线有关, 一为信 号端, 一为公共端。一般情况下, 信号测量结果的 正确性代表了物理连接通路的正确性, 但当出现 多个共模信号测量异常时, 则不仅要检查信号自 身的正确性, 而且还应重新检查本次测量中参考 2 ) 差分信号。该信号和两根逻辑 地的正确性; ( 连接线相对应。一根对应信号正端, 一根对应信 号负端, 正负信号端共同确定了该信号的值。该 类信号可完全独立测量, 其信号的测量结果与物 理连接通路一致, 但当出现异常时, 应对正向和负 向的物理连接通路均进行检查; ( 3 )总线信号。 该类信号是通过并行总线或串行总线所传输的数 字量信号。从硬件连接线来看, 一般只有几根连 接线( 如: R S 2 3 2只需 3根连接线即可实现双向传 输) 。通过这几根连接线可以传输成百上千路数 字量信号, 也就是说, 总线信号是通过系统中定义 的公共传输通道进行传输的, 传输硬件和底层协 议软件是公用的, 而每路信号和单端或差分信号 一样, 也存在方向性, 用户可以定义其输入、 输出 特性, 故障检测时需要根据其输入、 输出特性进行 故障追溯。由于总线信号所涉及的互连部件两端 均有接收器和发送器硬件, 只要某硬件或相应连 接线出现问题, 将导致与其相关的大量数字量信 号异常。 由上可知, 各个层次的产品和系统之间、 测试 数据和信号之间、 信号和逻辑连接线之间、 逻辑连 接线和物理连接线之间有着非常复杂的映射关 系, 它们在故障诊断推理中非常重要, 需要一种有 效手段进行处理。 如图 1所示, 可以采用输入与输出的信号关 联对每个产品的传播逻辑进行描述, 采用物理连 接点与信号的关联对每个产品的信号连接特性进 行描述, 而系统级的连接关系通过专业电气设计 软件产生的线。 由图可知, 我们可以针对每个产品建立一个 L P S 模型, 通过它就可以将系统层的导线表文件、 网表 文件和各个产品的测试数据或信号建立映射, 形 成一个系统关系矩阵, 从而为故障诊断推理奠定 基础。
) 所组成, 产品之间通过导线连接成
为系统, 系统内通过信号的运算、 变换、 传递来实 现特定功能, 领域专家的诊断大多基于信号流的 故障传播关系而开展
[ 4 ]
。因此, 基于信号互连的
诊断方法在飞行器控制系统的故障诊断中也获得 了广泛应用。 K o s c i e l n y等对这种基于信号互连 关系的图论模型开展过基于诊断矩阵、 诊断图、 诊
Z E N GQ i n g h u a ,H U A N GZ h e z h i , J I AT a o , C H E NL o n g z h i
(C o l l e g eo f A e r o s p a c e S c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g , N a t i o n a l U n i v e r s i t y o f D e f e n s e T e c h n o l o g y , C h a n g s h a 4 1 0 0 7 3 , C h i n a ) A b s t r a c t :T h e t r a d i t i o n a l f a u l t d i a g n o s i s m e t h o di s g e n e r a l l y b a s e do nt h e m e a s u r i n g s i g n a l , w i t h o u t c o n s i d e r i n g t h e a c t u a l p h y s i c a l c o n n e c t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ,b u t t h e s ec h a r a c t e r i s t i c sa f f e c t t h ed i a g n o s i sr e s u l t s .Wi t ht h ew i d ea p p l i c a t i o no f p r o f e s s i o n a l e l e c t r i cs y s t e md e s i g ns o f t w a r e , s y s t e md e s i g n e r s c a ne a s i l yo b t a i nt h e p h y s i c a l c o n n e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s a n dl o g i c a l c o n n e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s .B y a n a l y z i n g t h e s i g n a l s o f p r o d u c t l a y e r o r s y s t e ml a y e r , p h y s i c a l c o n n e c t i o n a n di t s i n t e r c o n n e c t e dr e l a t i o n s h i p , a s e t o f l o g i c a l p h y s i c a l s y n t h e t i c a l l y ( L P S )m o d e l , w h i c h u n i f i e s t h e a b s t r a c t s i g n a l a n dt h e p h y s i c a l c o n n e c t i o n , w a s p r e s e n t e dt o s t u d y t h e L P Sm o d e l i n s t a n t i a t i o nm e t h o db a s e do nw i r e t a b l e a n dn e t t a b l e , a n da s e t :t h e f a u l t d i a g n o s i s m e t h o db a s e do nL P Sm o d e l o f i n t e l l i g e n t f a u l t d e t e c t i o ns o f t w a r ew a s d e v e l o p e d .A ne x a m p l ef o r v a l i d a t i o nw a s d e m o n s t r a t e d c a ni s o l a t et h ef a u l t t o t h e s p e c i f i e dp r o d u c t l e v e l ,w i t hg r e a t v a l u eo f e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n . K e yw o r d s : f a u l t d i a g n o s i s ;r e l a t i o n s h i pm o d e l ;c o n t r o l s y s t e m
+ 中图分类号: T P 2 0 6 . 3 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 1- 2 4 8 6 ( 2 0 1 3 ) 0 5- 0 0 2 0- 0 6
Af a u l t d i a g n o s i s a p p r o a c hr e s e a r c hb a s e do nL P Smo d e l f o rf l i g h t c o n t r o l s y s t e m
7 ] 语义网络, 以此建立专家系统进行故障诊断 [ ;
L u 等针对运载工具中 C A N总线结构下的信号互
8 ] 连拓 扑 结 构 的 故 障 诊 断 问 题 进 行 了 研 究 [ ;
。由于飞
行器控制系统是以信号传输为主要特征的机电混 合系统, 一般由弹载计算机、 舵系统、 惯性组合等 多个层次的产品( 在此, 产品泛指任何元器件、 零 部件、 组件、 设备或分系统, 还可指硬件、 软件或两 者的结合
[ 3 ]
S r e e n u c h 等甚至针对齿轮箱系统的振动信号进行 分析, 建立其振动信号传递的分布式模型, 对其开
9 ] 1 0 - 1 2 ] 展健康状态的监测 [ ; 吴灿、 唐小峰等 [ 在前
人工作的基础上, 针对箭载控制系统互连结构模 型进行过系统级和组件级诊断方法的应用研究, 形成了一套行之有效的方法。该方法包括三个主 要步骤: ( 1 ) 针对每个产品, 确定其输出信号集 O 、 输 入信号集 I 、 故障模式集 H; ( 2 ) 针对每个产品, 利用先验知识, 建立输出 信号集与输入信号集之间、 输出信号集与故障模
2 0 1 3- 0 4- 2 5 收稿日期:
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 6 1 1 7 4 1 2 0 ) 作者简介: 曾庆华( 1 9 6 6 —) , 男, 湖南安乡人, 研究员, 博士, E m a i l :z q h k d @q q . c o m
第 5期