CN109669439A - 一种基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空机电系统健康管理技术，涉及基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及管理方法；本发明的健康管理装置包括：知识库、推理机和故障处理模块；知识库用于存储机电系统故障树分析结果，由地面人员建立、维护；推理机用于系统管理计算机传输的机电系统信息结合知识库进行推理；故障处理模块进行故障的处理并提供给飞行员进行参考；本发明的健康管理方法，通过对机电系统建立故障树，根据系统状态按照搜索算法进行搜素，并进行故障影响原因分析，在分析结果基础上给飞行员提供最优处置措施；本方法不仅能够根据当前机电系统状态进行故障状态判断，并能自动链接解决方法，使机电系统健康管理智能化，降低飞机员的负担。

Description

一种基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及管理方法
技术领域
本发明属于航空机电系统健康管理技术，涉及一种基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及管理方法。
背景技术
飞机机电系统包含燃油子系统、环控子系统、液压子系统、供电子系统、起落架子系统等，分布于飞机各个部位，涉及飞机控制的多个方面。各子系统数量众多且交联复杂，所以导致机电系统“散、乱、杂”，难以管理。近年来，智能化、模块化的智能电子设备广泛应用于飞机各个系统。智能机载电子系统对成员设备的健康诊断、余度管理、故障隔离/恢复、任务管理等提出了一系列新的要求和挑战，传统的故障检测技术已经不能满足飞机健康管理的智能化的需要。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及管理方法，为了解决目前飞机上机电系统故障检测手段单一、无法实时进行健康诊断的技术问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：。
一种基于故障树的飞机机电系统健康管理装置，所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置包括：知识库、推理机和故障处理模块；所述的知识库用于存储机电系统故障树分析结果，由地面人员建立、维护；所述的推理机用于系统管理计算机传输的机电系统信息结合知识库进行推理；所述的故障处理模块进行故障的处理并提供给飞行员进行参考。
所述的知识库的建立过程具体为：对飞机机电系统进行故障树分析，得到故障的顶事件、中间事件和底事件，并按照机电关系进行存储。
所述的推理机的推理过程为：根据当前机电系统故障状态进行推理，并将推理结果传送给故障处理模块。
所述的故障处理模块根据故障判断的结果查询适用的故障处理方法并通过人机交互界面提供给飞行员。
基于故障树的飞机机电系统健康管理装置的健康管理方法，在一个判断周期内包含以下步骤：
步骤一、机电系统信息采集：传感器类设备的故障信息、计算机类设备的自检信息；
步骤二、推理机根据采集的机电系统信息结合知识库进行推理：推理为故障，则进行下一步；否则，结束本次故障判断；
步骤三、推理结果传输给故障处理模块，故障处理模块存储典型故障的处理方法，故障处理模块根据存储的处理方法进行对应的故障处理；故障处理结果反馈给飞行员。
步骤三中所述的典型故障的处理方法为：某计算机单余度失效、某传感器故障、某功能失效。
本发明的优点和积极效果：通过本发明的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及方法，可以对机电系统的单元部件健康状态进行实时监控，对其故障引发的飞机级故障进行预判，同时，能够提供相应的处理方法。使用该方法，能够很大程度上提高飞机的智能化，为全自动飞行提供基础。本发明的健康管理方法，通过对机电系统建立故障树，并分析得到故障的最小割集、发生概率等，根据系统状态按照搜索算法进行搜素，能够快速得到故障影响原因分析，在分析结果基础上给飞行员提供最优处置措施。本方法不仅能够根据当前飞机机电系统状态进行故障状态判断，并能根据故障状态自动链接解决方法，使飞机机电系统健康管理更加智能，降低飞机员的负担。
附图说明
图1为本发明的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置原理框图；
图2为本发明的基于故障树的飞机机电系统健康管理方法故障推理流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置及管理方法。
如图1所示为本发明的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置原理框图，本发明需要对机电系统进行健康管理，并进行故障诊断、故障处理，所以本发明对机电系统健康管理架构进行了框架设计，系统应具备专门的健康管理计算机。
基于故障树的飞机机电系统健康管理装置包括：知识库、推理机和故障处理模块；所述的知识库用于存储机电系统故障树分析结果，由地面人员建立、维护；所述的推理机用于系统管理计算机传输的机电系统信息结合知识库进行推理；所述的故障处理模块进行故障的处理并提供给飞行员进行参考。所述的推理机的推理过程为：根据当前机电系统故障状态进行推理，并将推理结果传送给故障处理模块。所述的故障处理模块根据故障判断的结果查询适用的故障处理方法并通过人机交互界面提供给飞行员。
所述的知识库的建立过程具体为：对飞机机电系统进行故障树分析，得到故障的顶事件、中间事件和底事件，并按照机电关系进行存储。
本实施例中故障树按照节点关系进行存储，存储元素包括：
Typedef enum Logic{OR,AND}；//逻辑门，OR为或门，AND为与门
Typedef enum NodeState{
NEW,NORMAL,FAULT//节点状态，NEW表示未访问，NORMAL表示已访问状态正常，FAULT表示已访问有故障
}；
Typedef eunm NodeType{
EVENT,LOGIC//节点类型
}；
故障树节点数据结构如下：
Typedef struct{
Int NodeNum；//节点编号
Int*PreNode；//前接节点数组
Int*FollowNode；//后续节点数组
NodeState Nodestate；
NodeType Nodetype；
}Node；
如图2所示为本发明的基于故障树的飞机机电系统健康管理方法的推理机的处理流程图。
推理机具体处理过程：
1、根据机电系统当前状态，即设备、传感器、活门等健康状态，采用上行法进行分析，从故障集中的故障节点出发，自下而上，逐层分析。
2、逐层搜索
具体逐层搜索方法为，假设出事故障集为Vi，按照图2的算法对每个故障节点进行处理，建立新的故障集Vi+1，然后从Vi+1出发，进行新一轮搜索，直到故障集为空为止。
搜索得到最终的顶事件故障即为当前系统可能会出现的系统故障，将故障信息传输给故障处理模块。
故障处理模块进行故障处理。
故障处理模块中预存了各种故障模式对应的故障处理方法，当推理机推理得到故障时，故障处理模块根据推理机判断得出的故障预测，搜索得到相应的处理方法，将处理方法通过人机交互方式对飞行员进行提醒。典型的故障处理方式有：某计算机单余度失效、某传感器故障、某功能失效。
重复推理机处理和故障处理模块处理过程，即实现对机电系统的实时健康监控。

Claims (6)

1.一种基于故障树的飞机机电系统健康管理装置，其特征在于：所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置包括：知识库、推理机和故障处理模块；所述的知识库用于存储机电系统故障树分析结果，由地面人员建立、维护；所述的推理机用于系统管理计算机传输的机电系统信息结合知识库进行推理；所述的故障处理模块进行故障的处理并提供给飞行员进行参考。
2.根据权利要求1所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置，其特征在于：所述的知识库的建立过程具体为：对飞机机电系统进行故障树分析，得到故障的顶事件、中间事件和底事件，并按照机电关系进行存储。
3.根据权利要求1所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置，其特征在于：所述的推理机的推理过程为：根据当前机电系统故障状态进行推理，并将推理结果传送给故障处理模块。
4.根据权利要求1所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置，其特征在于：所述的故障处理模块根据故障判断的结果查询适用的故障处理方法并通过人机交互界面提供给飞行员。
5.基于权利要求1至4任一项所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理装置的健康管理方法，其特征在于：所述的基于故障树的飞机机电系统的健康管理方法在一个判断周期内包含以下步骤：
步骤一、机电系统信息采集：传感器类设备的故障信息、计算机类设备的自检信息；
步骤二、推理机根据采集的机电系统信息结合知识库进行推理：推理为故障，则进行下一步；否则，结束本次故障判断；
步骤三、推理结果传输给故障处理模块，故障处理模块存储典型故障的处理方法，故障处理模块根据存储的处理方法进行对应的故障处理；故障处理结果反馈给飞行员。
6.根据权利要求5所述的基于故障树的飞机机电系统健康管理方法，其特征在于：步骤三中所述的典型故障的处理方法为：某计算机单余度失效、某传感器故障、某功能失效。
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