一種基于改進(jìn)sdg的多故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其屬于故障問題診斷領(lǐng)域。本發(fā)明基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法主要包括：構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)引氣模型；建立SSDG模型；多故障問題診斷；故障節(jié)點(diǎn)測試序列分析；本發(fā)明可以進(jìn)行多源頭故障尋源檢測，使故障診斷更為準(zhǔn)確。本發(fā)明是在大飛機(jī)制造的背景下，對大型系統(tǒng)故障作出分析，找出故障根源。本發(fā)明基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其采用的SDG方法進(jìn)行故障診斷，比事件樹、事故樹方法分析的更透徹，同時(shí)改善了傳統(tǒng)的SDG方法只能找出單故障根源的不足，本發(fā)明可以進(jìn)行多故障尋源，使故障診斷更為準(zhǔn)確。
【專利說明】-種基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其屬于故障問題診斷領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】：
[0002] 航空運(yùn)輸方式出行是否安全，直接決定了民眾對民航的依賴程度以及民航業(yè)發(fā)展 的速度。民航業(yè)是交通運(yùn)輸業(yè)重要組成部分，其發(fā)達(dá)程度體現(xiàn)了 一個(gè)國家現(xiàn)代化發(fā)展水平。
[0003] 2011年，民航局印發(fā)了《中國民用航空發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃》，總結(jié)了民航 十一五規(guī)劃的成果，同時(shí)也提出了民航十二五規(guī)劃的指導(dǎo)思想和發(fā)展目標(biāo)。文章指出，到 2015年，我國機(jī)隊(duì)規(guī)模將達(dá)到約2750架，運(yùn)力年均增長11%，支持增加寬體機(jī)、支線機(jī)和貨 機(jī)，鼓勵(lì)使用國產(chǎn)飛機(jī)；同時(shí)，安全水平穩(wěn)步提升，初步建成具有中國特色的行業(yè)安全管理 體系和運(yùn)行機(jī)制，運(yùn)輸航空每百萬小時(shí)重大事故率低于0. 20。
[0004] 寬客機(jī)、支線客機(jī)等飛機(jī)不斷引入或者是國產(chǎn)客機(jī)ARJ-21、C919的研制，都代表 了我國在民航領(lǐng)域所需的飛機(jī)數(shù)量巨大，具有很大的市場空間。但是，國內(nèi)機(jī)隊(duì)規(guī)模的擴(kuò) 大，會增加安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，其中一方面，就來自飛機(jī)本身的結(jié)構(gòu)。如何在機(jī)隊(duì)規(guī)模持 續(xù)快速增長條件下保證客機(jī)持續(xù)滿足適航要求，對于民航業(yè)能否持續(xù)健康發(fā)展，起著決定 性作用。
[0005] 上個(gè)世紀(jì)中后期，新型噴氣式客機(jī)的研制成功，標(biāo)志著世界民航業(yè)安全水平得到 很大提高，但是，飛機(jī)結(jié)構(gòu)，也變得越來越復(fù)雜。其中，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，從小飛機(jī)的活塞式發(fā)動(dòng) 機(jī)發(fā)展成為民用大型客機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障無法實(shí) 時(shí)準(zhǔn)確診斷。傳統(tǒng)的故障檢測方法已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)檢測，為此，各國科學(xué) 家，學(xué)者都為故障診斷這個(gè)問題進(jìn)行了大量研究。
[0006] 故障診斷，需要解決三個(gè)關(guān)鍵問題，即故障的識別，故障診斷和故障風(fēng)險(xiǎn)評估。故 障診斷技術(shù)分為三個(gè)發(fā)展階段：單純定性分析，單純定量計(jì)算以及模型引入模糊數(shù)學(xué)的定 性和定量相結(jié)合方法。其中，引入模糊數(shù)學(xué)的定性和定量相結(jié)合方法，在大型客機(jī)故障診斷 中，得到了大力發(fā)展和應(yīng)用。
[0007] 故障診斷技術(shù)與民航業(yè)發(fā)展相輔相成，二者密不可分。民航客機(jī)故障診斷在民航 業(yè)高速發(fā)展時(shí)期，對于中國乃至世界，都極具研究價(jià)值和意義。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008] 本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其基于SDG模型，增加對系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)的描述，表達(dá)故障原因和故障測試源之間的關(guān)系，對每個(gè)節(jié)點(diǎn)不同狀態(tài)賦予不同的屬性 值，同時(shí)，引入外部故障原因，研究內(nèi)部故障原因與外部故障原因相結(jié)合是如何影響最終診 斷結(jié)果的。
[0009] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其包括如下步 驟：
[0010] 步驟1 :構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)模型；
[0011] 步驟2 :建立SSDG模型；
[0012] 步驟3 :多故障問題診斷；
[0013] 步驟4 :故障節(jié)點(diǎn)測試序列分析。
[0014] 進(jìn)一步地，引入SDG模型的基本定義，定義節(jié)點(diǎn)值和節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系值如下：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其特征在于：包括如下步驟 步驟1 :構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)模型； 步驟2 :建立SSDG模型； 步驟3:多故障問題診斷； 步驟4 :故障節(jié)點(diǎn)測試序列分析。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其特征在于：引入SDG模型 的基本定義，定義節(jié)點(diǎn)值和節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系值如下：
(1) X表示節(jié)點(diǎn)值，X|D表示節(jié)點(diǎn)的期望值，ε表示正常節(jié)點(diǎn)的取值范圍
C2) Φ (vm - νη)表示vm到νη之間帶符號支路的符號乘積，vmRv n表示vm到νη之間存在通 路，若存在有向通路，路徑值即為各支路符號乘積；表示不存在通路，若不存在有向通 路，路徑值為3,定義c?符號運(yùn)算規(guī)則如式（3)
⑴ 用T中每一個(gè)數(shù)去乘以D中每一列數(shù)，得到L的每一列數(shù)，即推理矩陣；得出推理矩陣， 再進(jìn)行相容樹的遍歷，從相容定義可知，如果某一節(jié)點(diǎn)為正常節(jié)點(diǎn)，則它必定不是故障相容 樹上的節(jié)點(diǎn)；同時(shí)，如果某些節(jié)點(diǎn)屬于異常節(jié)點(diǎn)，那么這些異常節(jié)點(diǎn)到達(dá)同一節(jié)點(diǎn)的有效推 算值應(yīng)該相同，所以在推算過程中在同一行中出現(xiàn)矛盾的節(jié)點(diǎn)必然不是相容節(jié)點(diǎn)，即計(jì)算 結(jié)果為非〇,非3值均被認(rèn)為是這一列的相容節(jié)點(diǎn)，即故障節(jié)點(diǎn)，對于相容樹的計(jì)算過程，符 合以下公式（4): Sn(m) = 3 lmn = 3 Sn(m) = Qml) λ (lm2) λ · · · dmk) lmn ^ 3 x入y = y入x X λ y λ Z = (x λ y) λ Z = X λ (y λ z) x λ 〇 = 〇 (x = 0，± 1，2, 3) (4) x λ 2 = x (x = 0，± 1，2) x λ 3 = x (x = 0，± 1，2, 3) x 入 y = (x+y)/2 (x，y = ±1) T表示節(jié)點(diǎn)取值矩陣（即tn)，D表示節(jié)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)矩陣（即dn)，L表示推理矩陣，S n(m) 表示相容樹矩陣。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其特征在于：步驟2中，所述 SSDG模型包括中壓引氣SSDG子模型和高壓引氣SSDG子模型。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其特征在于：步驟3中，所述 多故障問題診斷算法步驟如下： 4. 1.輸入：節(jié)點(diǎn)變量狀態(tài)值T，節(jié)點(diǎn)間關(guān)系矩陣D ; 4. 2.由T，D值，經(jīng)過T °〇 D計(jì)算，得到推理矩陣L ; 4. 3.由L值，經(jīng)過相容性計(jì)算，得到相容矩陣S ; 4. 4.由S矩陣，得到故障節(jié)點(diǎn)tn和故障傳播途徑dn ; 4. 5.輸出：故障節(jié)點(diǎn)tn和故障傳播途徑dn。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)SDG的多故障診斷方法，其特征在于：步驟4中，所述 故障節(jié)點(diǎn)測試序列分析的步驟如下： 5. 1.輸入：故障節(jié)點(diǎn)多值屬性表，計(jì)算從各測試點(diǎn)出發(fā)對應(yīng)的信息量ID值，所述故障 節(jié)點(diǎn)多值屬性表包括故障節(jié)點(diǎn)及其測試點(diǎn)，測試花費(fèi)以及故障概率； 5. 2.選取ID值最大的測試節(jié)點(diǎn)作為開始節(jié)點(diǎn)來對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分支； 將故障節(jié)點(diǎn)劃分為兩部分的測試點(diǎn)，tl為其中一種，計(jì)算tl可以獲取的信息值ID1，公 式如（5):
通過公式（b)和公式（c)先計(jì)算D1和D2信息值，得出結(jié)果帶入公式（a)得出ID1值， 同理，可以獲得t2的信息值ID2,比較兩者大小，取大的值所對應(yīng)的測試點(diǎn)作為結(jié)果； 5. 3.在上述測試點(diǎn)進(jìn)行分支及計(jì)算得出單個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)不需要再進(jìn)行上述計(jì)算；如果通 過該測試點(diǎn)后出現(xiàn)中間節(jié)點(diǎn)，則需要再次對中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行第5. 2步計(jì)算，最終得出的節(jié)點(diǎn) 都為單個(gè)節(jié)點(diǎn)，最后將根節(jié)點(diǎn)全部展開為只含端節(jié)點(diǎn)的診斷樹； 5.4.由最終得到的單節(jié)點(diǎn)，計(jì)算該樹的信息增益IG和費(fèi)用CT，計(jì)算公式如（6):
(6) 公式（a)計(jì)算信息增益值；公式（b)計(jì)算信息值；公式（c)中，Bi表示根節(jié)點(diǎn)到端節(jié)點(diǎn) 的測試序列，表示|B」表示測試序列包含的測試數(shù)目；Csi[k]表示序列&中第k個(gè)執(zhí)行測試 的花費(fèi)； 5.5.由IG，通過公式（7)得出增益費(fèi)用比K
5. 6.比較從其他測試點(diǎn)出發(fā)所得到的K值，選取最大的K值對應(yīng)的測試診斷樹作為最 優(yōu)故障診斷樹； 5. 7.輸出：最優(yōu)故障診斷樹。
【文檔編號】G06F19/00GK104050371SQ201410271357
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】劉君強(qiáng), 王小磊, 楊賢儒, 左洪福, 張馬蘭 申請人:南京航空航天大學(xué)