[發(fā)明專利]一種矢量噴管控制系統(tǒng)的多信息融合故障診斷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110264216.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113050594B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石健;張優(yōu)優(yōu);喬雅靜;王少萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);北京航空航天大學(xué)寧波創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

本發(fā)明涉及一種矢量噴管控制系統(tǒng)的多信息融合故障診斷方法及系統(tǒng)。該方法包括：獲取矢量噴管控制系統(tǒng)工作狀態(tài)下的多源數(shù)據(jù)信息，并將所述多源數(shù)據(jù)信息劃分為訓(xùn)練集與測(cè)試集；對(duì)所述訓(xùn)練集內(nèi)的多源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行小波去噪處理，確定多源信息數(shù)據(jù)集；對(duì)所述多源信息數(shù)據(jù)集內(nèi)每一種多源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行故障特征提取，確定多信息域的故障特征參數(shù)數(shù)據(jù)集；采用主成分分析法對(duì)所述故障特征參數(shù)數(shù)據(jù)集進(jìn)行降維處理，確定主元數(shù)據(jù)集；基于所述主元數(shù)據(jù)集，利用D?S證據(jù)理論融合多個(gè)所述單證據(jù)體信息，確定對(duì)于每種所述故障狀態(tài)的概率分配值，并依據(jù)最大概率準(zhǔn)則識(shí)別故障類型。本發(fā)明能夠提高故障診斷的準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域，特別是涉及一種矢量噴管控制系統(tǒng)的多信息融合故障診斷方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

矢量噴管控制系統(tǒng)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一部分，由控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以及大量的電子元件共同組成，其既能給戰(zhàn)斗機(jī)提供足夠的推力，還能配合機(jī)身外部的氣動(dòng)力使得飛機(jī)完成偏航或者反推的功能，從而大大提高自身的機(jī)動(dòng)性能，完成高難度動(dòng)作。軸對(duì)稱矢量噴管可向任意角度實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)偏轉(zhuǎn)，具備結(jié)構(gòu)輕質(zhì)，控制原理簡(jiǎn)單且技術(shù)相對(duì)成熟、風(fēng)險(xiǎn)低的優(yōu)點(diǎn)。而且軸對(duì)稱式對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)原有結(jié)構(gòu)改動(dòng)較小，因此應(yīng)用軸對(duì)稱矢量噴管的推力矢量技術(shù)是最佳的可行方案，逐步成為目前發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的新研究方向。

然而高溫高壓的環(huán)境和復(fù)雜多變的工況是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中處于的常態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，控制系統(tǒng)失效的主要原因是執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器的故障。這些典型元部件的失效將會(huì)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行造成較大的影響，甚至是致命的。相對(duì)于傳統(tǒng)的固定噴管，矢量噴管的構(gòu)造與控制裝置更為復(fù)雜，多個(gè)矢量噴管作動(dòng)筒輸出之間存在耦合關(guān)系。如果出現(xiàn)故障一直保持在矢量工作狀態(tài)，將有很大的危險(xiǎn)性！

對(duì)于故障診斷而言，單一的信息源都是不確定且模糊的，僅僅采用單一信息對(duì)對(duì)象進(jìn)行健康狀態(tài)的判斷都是不完整的。特別對(duì)于矢量噴管控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳感器的測(cè)量精度有限以及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在噪聲都會(huì)導(dǎo)致單一傳感器在故障診斷過(guò)程中的準(zhǔn)確率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種矢量噴管控制系統(tǒng)的多信息融合故障診斷方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的單一傳感器在故障診斷過(guò)程中的準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種矢量噴管控制系統(tǒng)的多信息融合故障診斷方法，所述矢量噴管控制系統(tǒng)包括多種類型的傳感器，所述矢量噴管控制系統(tǒng)的多信息融合故障診斷方法包括：

獲取矢量噴管控制系統(tǒng)工作狀態(tài)下的多源數(shù)據(jù)信息，并將所述多源數(shù)據(jù)信息劃分為訓(xùn)練集與測(cè)試集；所述工作狀態(tài)包括正常狀態(tài)以及故障狀態(tài)，所述故障狀態(tài)包括伺服閥磨損、作動(dòng)筒磨損以及線性可變差動(dòng)變壓器LVDT位移傳感器漂移；所述多源數(shù)據(jù)信息包括伺服閥電流信息、作動(dòng)筒壓力信息和LVDT位移傳感器信息；

對(duì)所述訓(xùn)練集內(nèi)的多源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行小波去噪處理，確定多源信息數(shù)據(jù)集；

對(duì)所述多源信息數(shù)據(jù)集內(nèi)每一種多源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行故障特征提取，確定多信息域的故障特征參數(shù)數(shù)據(jù)集；所述故障特征參數(shù)數(shù)據(jù)集包括時(shí)域特征信息、頻域特征信息以及時(shí)頻域特征信息；

采用主成分分析法對(duì)所述故障特征參數(shù)數(shù)據(jù)集進(jìn)行降維處理，確定主元數(shù)據(jù)集；所述主元數(shù)據(jù)集包括多個(gè)降維后的主元數(shù)據(jù)；并將所述降維后的主元數(shù)據(jù)作為D-S證據(jù)理論中的單個(gè)證據(jù)體信息；

基于所述主元數(shù)據(jù)集，利用D-S證據(jù)理論融合多個(gè)所述單證據(jù)體信息，確定對(duì)于每種所述故障狀態(tài)的概率分配值，并依據(jù)最大概率準(zhǔn)則識(shí)別故障類型。

可選的，所述對(duì)所述多源信息數(shù)據(jù)集內(nèi)每一種多源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行故障特征提取，確定多信息域的故障特征參數(shù)數(shù)據(jù)集，具體包括：