[發(fā)明專利]一種簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷裝置及診斷方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910236461.8
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN101697078A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙競?cè)?/a>;林石泉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷裝置及診斷方法，屬于飛機環(huán)境控制系 統(tǒng)的故障診斷技術(shù)。

背景技術(shù)

簡單式環(huán)控系統(tǒng)是一種典型的戰(zhàn)斗機環(huán)境控制系統(tǒng)，其任務(wù)就是在各種飛行條件下調(diào)節(jié) 座艙或設(shè)備艙的供氣溫度，為飛行員創(chuàng)造安全舒適的工作環(huán)境，同時保障機載設(shè)備可靠工作。 當簡單式環(huán)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，需要及時做出診斷并處理，以提高該系統(tǒng)的可靠性，保證乘 員安全以及機載設(shè)備正常工作。

現(xiàn)有的環(huán)控系統(tǒng)故障診斷方法多采用故障樹分析法，即將系統(tǒng)故障的形成原因由總體至 部分按樹枝狀逐級細化的分析方法，詳見白杰，田秀云.飛機故障診斷與監(jiān)控技術(shù).北京：兵 器工業(yè)出版社，2003。龐麗萍等人研究了環(huán)控系統(tǒng)中換熱器的故障診斷方法，其采用雙模型 濾波的方法對換熱器進行參數(shù)估計、狀態(tài)預測和故障診斷，詳見龐麗萍，曲洪權(quán)，董素君.基 于雙模型濾波算法的環(huán)控系統(tǒng)換熱器故障診斷.航空學報，2008。王儼剴等人研究了渦輪的 故障診斷技術(shù)，分析了不同故障模式下渦輪的振動特點，以及避免這些故障出現(xiàn)的設(shè)計準則， 詳見王儼剴，王紅紅.基于振動分析的魚雷渦輪機故障診斷技術(shù)初探.魚雷技術(shù)，2009。 Breck在其論文中研究了基于模型響應(yīng)曲線進行參數(shù)識別的環(huán)控系統(tǒng)故障檢測方法，詳見 C.S.Breck.Fault?Detection?for?an?Aircraft?Environmental?Control?System?using Dynamic?Principal?Component?Analysis.Canada：thesis?for?master?degree?of Queen’s?University，2005。Sekhon在其論文中研究了渦輪的故障預測技術(shù)，該方法基 于對采集參數(shù)的小波分析，詳見R.Sekhon.Real?Time?Prognostic?Strategies： Application?to?Gas?Turebines.U.S.A：thesis?for?master?degree?of?Clemson University，2007。

上述方法均是對環(huán)控系統(tǒng)或其特定部件的故障診斷方法進行研究，而沒有從實際的簡單 式環(huán)控系統(tǒng)角度給出實現(xiàn)方案，且故障診斷效果欠佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷裝置及診 斷方法，本發(fā)明所述的故障診斷方法基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在采集簡單式環(huán)控系統(tǒng)特征參 數(shù)的基礎(chǔ)上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射系統(tǒng)的不同故障模式，實現(xiàn)故障診斷。

本發(fā)明的一種簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷裝置，所述裝置與機載計算機相連接，在 線故障診斷裝置包括溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感器D和故障顯 示器；

溫度傳感器A、溫度傳感器B分別置于換熱器的熱邊入口和熱邊出口，溫度傳感器C、 溫度傳感器D分別位于渦輪的入口和出口，溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、 溫度傳感器D將測得的溫度信號傳送給故障顯示器；

故障顯示器進行故障診斷，得到故障數(shù)據(jù)，并且顯示系統(tǒng)故障，故障顯示器與機載計算 機進行信息交換。

本發(fā)明的一種簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷方法，包括以下步驟：

步驟一：搭建簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷裝置；

故障顯示器包括通訊模塊、溫度采集模塊、單片機、數(shù)顯模塊、存儲模塊和數(shù)字顯示器； 溫度采集模塊采集溫度傳感器測得的溫度信號，并將溫度信號傳送給單片機，單片機進行故 障診斷，得到故障數(shù)據(jù)，故障數(shù)據(jù)存儲到存儲模塊，同時，故障數(shù)據(jù)傳送給數(shù)顯模塊，數(shù)顯 模塊連接數(shù)字顯示器，當數(shù)顯模塊收到故障數(shù)據(jù)后，數(shù)字顯示器顯示系統(tǒng)故障狀態(tài)，通訊模 塊用于單片機與機載計算機進行交換信息，在故障顯示器的溫度采集模塊上連接溫度傳感器 A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感器D，構(gòu)成簡單式環(huán)控系統(tǒng)的在線故障診斷裝 置；

步驟二：建立并訓練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進行故障診斷；

將換熱器的熱邊溫降和渦輪的進出口溫降作為故障信息值；

將換熱器和渦輪各自的效率值作為故障特征值，當故障特征值低于正常效率值的a％時， 判定換熱器或渦輪發(fā)生故障，其故障狀態(tài)值記為1；否則認為換熱器和渦輪仍能完成各自功 能，未發(fā)生故障，其故障狀態(tài)值記為0，其中a為用戶自行設(shè)置的數(shù)值；