[發(fā)明專利]一種液體火箭發(fā)動機試驗實時數(shù)據(jù)診斷策略

在審

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• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110879152A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段娜;朱子環(huán);孫樹江;敖春芳;李斌;劉萬龍;馬軍強;金誠;張海棟;劉岳鵬;周文怡;方俊雅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天試驗技術(shù)研究所
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)診斷策略，具有良好通用性和可行性，能夠給試驗人員提供層次化的試驗數(shù)據(jù)實時判讀方法，綜合更多的試驗數(shù)據(jù)信息，對量化的故障模式進行識別，進而做出應(yīng)對策略的推送，保障試驗過程人財物的安全。包括以下步驟：第一步：建立量化故障模式標準化庫；第二步：執(zhí)行傳感器和變換器失效檢測邏輯；第三步：執(zhí)行發(fā)動機參數(shù)異常檢測邏輯；第四步：執(zhí)行發(fā)動機故障模式檢測邏輯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要用于液體火箭發(fā)動機試驗實時數(shù)據(jù)診斷技術(shù)領(lǐng)城。

背景技術(shù)

液體火箭發(fā)動機試驗的實時數(shù)據(jù)診斷一直備受重視，它是保護發(fā)動機產(chǎn)品、試驗臺、試驗人員的必備手段，同時，也是評估發(fā)動機性能、分析故障原因、故障定位的重要依據(jù)。目前，我國液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控環(huán)節(jié)存在著以下問題：(1)實時性不強：因為發(fā)動機試驗故障的特點是爆炸威力大、發(fā)生迅速、擴展面大，對其數(shù)據(jù)實施高實時性的診斷策略是必不可少的試驗環(huán)節(jié)，然而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)診斷策略多側(cè)重于基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機器學(xué)習(xí)或是基于模型的推理診斷算法研究，診斷精度雖然有大幅度提高，但是在計算實時性能上大打折扣，盡管從上世紀90年代就開始了相關(guān)的研究，仍然無法應(yīng)用到實際試驗臺上去；(2)診斷覆蓋面不足：現(xiàn)有試驗臺的緊急關(guān)機數(shù)據(jù)診斷策略較為單一，每種類型的發(fā)動機根據(jù)轉(zhuǎn)速、壓力等不同參數(shù)的經(jīng)驗閾值對關(guān)鍵參數(shù)進行門限判斷，再實施控制策略，在信息采納上，存在著覆蓋性不足的問題，導(dǎo)致診斷策略的實施效果大打折扣。因此，有必要對現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)實時診斷環(huán)節(jié)進行改進，有必要研究一種實用性強、通用化的、算法簡單、多參數(shù)信息融合的試驗數(shù)據(jù)實時診斷策略，以增強試驗過程的安全性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)實時診斷策略，具有良好的通用性和可行性，能夠給試驗人員提供更加實用、簡單、易行的試驗數(shù)據(jù)判讀方法，為各類型的液體火箭發(fā)動機試驗保駕護航。

該液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)實時診斷策略，包括以下步驟：

第一步：建立量化故障模式標準化庫；對發(fā)動機常見故障模式進行量化表征，便于機器計算過程中的故障模式可識別，分別針對管路、閥門、過濾器的堵塞/泄露/斷裂等歷史故障狀態(tài)下的參數(shù)變化進行特征提取，并量化成標準數(shù)據(jù)庫，為執(zhí)行后續(xù)的故障匹配提供基礎(chǔ)評判依據(jù)；

第二步：執(zhí)行傳感器和變換器失效檢測邏輯：根據(jù)故障模式梳理中傳感器失效的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，制定“0-1”判讀準則：信號出現(xiàn)一次工作異常后，即判定該參數(shù)失效，后續(xù)不再對該參數(shù)進行判定，始終認為其異常，失效，返回0；正常，返回1；

第三步：執(zhí)行發(fā)動機參數(shù)異常檢測邏輯：檢查各個參數(shù)測量值是否在各自的正常區(qū)間之內(nèi)。用參數(shù)測量值的滑動平均值(等于最近幾個參數(shù)測量值的平均值)進行門限檢測。在判斷檢測參數(shù)傳感器和變換器無異常的情況下，當檢測參數(shù)連續(xù)三次同時超過安全帶時實施診斷信息推送；機關(guān)機前5s參數(shù)異常判別準則失效；

第四步：執(zhí)行發(fā)動機故障模式檢測邏輯：采用兩個準則綜合所有參數(shù)在一段時間內(nèi)的狀況進行。一為多參數(shù)準則，只有同時出現(xiàn)多個超出正常區(qū)間的參數(shù)才認為系統(tǒng)可能出現(xiàn)異常；二為持續(xù)性準則，只有連續(xù)出現(xiàn)多次可能的異常情況才判斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，再根據(jù)相應(yīng)的故障模式對控制系統(tǒng)發(fā)出應(yīng)對指令。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各類型的液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)實時監(jiān)測過程中，對于試驗系統(tǒng)的安全性可靠性有很大保障，可以在傳感器、單參數(shù)、系統(tǒng)三個層級對發(fā)動機試驗過程進行監(jiān)控，判別規(guī)則簡單易行、試驗信息利用率高，是一種實用性很強的發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)實時診斷策略，有很強的推廣性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)診斷策略的流程示意圖；

圖2本發(fā)明一種液體火箭發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)診斷策略的故障模式標準化示意圖；

具體實施方式