[發明專利]一種舵系統健康狀態評估方法

在審

• 申請號: 202011436661.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112597637A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 張新華;王軍;黃建;熊官送;那學智;王帥;李偉康;吳真;張紫君;高炳東
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種舵系統健康狀態評估方法，屬于舵系統健康管理技術范疇，針對舵系統的性能評估和健康狀態評判提出一種基于定性和定量多指標因素的維護決策支持模型綜合架構建模方法以及健康狀態等級判別算法，通過該維護決策支持模型對舵系統歷史數據的處理實現對舵系統性能退化速率的把控和當前健康狀態的確定，從而為維護決策提供支撐。在舵系統性能評估和壽命預測方面具有一定的先進實用性。

技術領域

本發明涉及一種飛航武器裝備的評估方法，特別是涉及一種舵系統健康狀態評估與維護決策綜合模型建模方法。

背景技術

舵系統作為飛航領域的關鍵機載設備，健康狀態評估是把控其可服役壽命的關鍵手段。舵系統傳動機構包括絲杠、齒輪、連桿等部件，傳動機構相比于系統的控制電路、功率驅動電路、電機和傳感器等其它部件，其性能狀態隨使用時間而下降，由于其在使用過程中的磨損等，傳動機構隨有效工作時間累積會出現間隙變大、預緊力下降等現象。傳動機構性能下降會導致系統動態、靜態指標變差，性能下降嚴重時甚至引起系統諧振。通常舵系統的具有通過自檢功能判斷自身故障，但尚未達到診斷自身健康狀態的程度，不能有效判斷舵系統的性能退化，無法充分進行降級使用判斷和預測性維護，因此，存在制定維護決策時支持信息不足的問題。

發明內容

本發明提出一種舵系統健康狀態評估方法，建立舵系統維護決策支持模型，實現對舵系統性能退化規律的表征以及當前健康狀態的評判，并給出維護決策支持建議，實現舵系統服役壽命的延長和服役期內可靠性的提升。

一種舵系統健康狀態評估方法，包括如下步驟：

第一步，歷史數據處理；

第二步，性能表征參數分析；

第三步，健康狀態評估指標確定；

第四步，維護決策模型層次架構搭建及健康狀態評估算法確定；

第五步，依據當前健康狀態等級的維護決策。

進一步地，第一步的歷史數據處理包括：

1)自舵系統正式出廠的歷史數據記錄開始，按照時序原則對已有歷次測試或實驗數據進行排序；

2)對數據測試進行野值剔除、無效測試時間段剔除，完成歷史數據的有效性整理，并標記數據記錄起始時間；

3)選取固定采樣周期，并按照歷史數據時序規律進行數據拼接，確定總數據長度；

4)將總的歷史數據長度進行三段式劃分，形成舵系統歷史數據集合A、舵系統歷史數據集合B、舵系統歷史數據集合C。

進一步地，第二步的性能表征參數分析包括，

基于第一步的歷史數據處理，進一步確定用于表征舵系統性能的參數，舵系統性能參數分為定量參數和定性參數，定量參數包括特定階躍指令響應參數以及隨機指令響應誤差參數；定性參數包括數據有效性、累計通電時間、拆裝次數以及故障記錄次數。

進一步地，第三步的健康狀態評估指標確定包括，

針對第二步確定的舵系統性能表征參數進一步確定性能評估指標，特定階躍指令響應參數包括超調量指標、特定階躍響應調節時間指標以及階躍指令穩態誤差指標；

其中，超調量指標：由表達式確定，其中σ表示超調量，y_max表示舵反饋峰值，y_st表示舵反饋穩態值；

特定階躍響應調節時間指標：對舵系統處于最佳性能狀態時進行實測，確定最佳響應指標t_min；

階躍指令穩態誤差指標：由表達式e₁(∞)＝y(∞)-y_st確定，其中e₁(∞)表示階躍指令穩態誤差，y(∞)表示給定舵指令；