CN112478194A - 一种飞机起落架液压收放系统故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，包括建立诊断模型和故障诊断两个过程。根据飞机起落架液压收放系统可能产生的故障现象，建立故障征兆集合和故障因素集合，再建立故障征兆集合相对于故障因素集合的模糊关系综合评判矩阵，根据故障现象，确定故障征兆向量，利用故障模糊关系综合评判矩阵R，计算得出故障原因向量。本申请运用模糊数学的方法，将原理性的东西和工作经验进行数学量化，较好的解决了液压系统故障一因多果、一果多因或多因多果的难题。

Description

一种飞机起落架液压收放系统故障诊断方法

技术领域

本发明涉及飞机系统维修技术领域，特别是一种基于模糊逻辑理论的飞机起落架液压收放系统故障诊断方法。

背景技术

飞机起落架液压收放系统通常设计相对复杂，附件及管路布局比较分散，与其他各功能子系统之间既有独立的附件，又有公共的附件。在使用过程中，各附件状态的变化对系统性能的影响，既相互独立，同时又有一定的内在联系，因此，故障的成因往往比较复杂，具有典型的不确定性和模糊性的特征。

从故障的症状看，起落架收放动作异常、系统油温过高、系统振动及噪音较大等都是模糊的，从故障原因的角度来看，如液压元件磨损、液压系统设计不合理、油液污染、维护保养不良.元件使用时间过长、地勤维护人员操作不当等也是模糊的。同时，液压元件损坏的程度和产生故障所涉及的范围也是模糊的。模糊故障的形成与发展是一个渐变过程，这个中间状态就是模糊状态。

现需一种数学方法对各有关因素作综合性的分析、对比，使系统状态信息量化.同时，再作精确的判断与推理，找出符合实际的因果关系链，并在各影响因素中分清主次轻重。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种飞机起落架液压收放系统故障诊断方法。该方法基于模糊逻辑理论，运用模糊数学的方法，将故障原理和处理故障的实际工作经验进行了数学量化后进行判断。

一种飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，包括建立诊断模型和故障故障诊断两个过程。

建立诊断模型，具体过程如下：

1根据飞机起落架液压收放系统可能产生的故障现象，建立故障征兆集合U{u_i∣i＝1,2,3,4,5,6}和故障因素集合V{v_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8}，故障征兆集合U包括u₁系统工作压力异常波动、u₂系统回油压力异常增大、u₃异常振动、u₄油温偏高、u₅系统工作流量偏小、u₆系统回油量偏大；所述的故障因素集合V包括v₁液压泵，v₂蓄压器，v₃油滤，v₄起落架收放开关，v₅转换活门、v₆限流活门、v₇收放作动筒、v₈系统管路。

2建立故障征兆集合U相对于故障因素集合V的模糊关系综合评判矩阵R，该矩阵为6×9阶矩阵，矩阵元素r_i-j表示故障征兆u_i对故障因素v_j的隶属度，它的大小反映了故障征兆u_i与故障因素v_j的关系强度，r_i-j＝0表示没有关系；r_i-j越大，关系越密切。

对其隶属度进行赋值，得到R。

故障诊断，具体过程如下：

1根据故障现象，确定故障征兆向量A

根据故障征兆的严重程度，给出确定的权重值，从而构造出系统的故障征兆向量A(a_i∣i＝1,2,3,4,5,6)，其中a_i表示故障征兆u_i的严重程度，根据故障现象的严重程度，对故障征兆赋值，确定故障征兆向量A。

故障征兆的严重程度分为6个赋值等级，并用0～1表示故障征兆的严重程度：0表示无此类故障现象，0.01～0.09表示此类故障现象极轻微，0.1～0.29表示故障现象轻微，0.3～0.59表示此类故障现象一般，0.6～0.79表示此类故障现象比较严重，0.8-0.99表示此类故障现象相当严重。

2故障征兆与故障原因之间存在着一种模糊关系，利用故障模糊关系综合评判矩阵R，计算得出故障原因向量B(b_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8)

即

其中，

是模糊算子，由于被诊断系统的所有因素依权重大小需均衡兼顾，因此，采用矩阵相乘的运算形式。通过计算得到故障原因向量B(b_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8)，b_j对应v_j是故障点的可能性，数值越大，可能性越大。

本申请是在对飞机起落架液压收放系统工作原理及故障特性深刻理解的基础上，运用模糊数学的方法，将原理性的东西和工作经验量化的过程。液压系统故障其关键在于建模，而建模的重点在于故障综合评判矩阵的确定，也就是故障征兆相对于故障原因(故障点)的隶属度的确定，在实际工作中，隶属度可以根据工作经验的逐步积累，对其进行必要的调整和完善。这种故障诊断方法较好的解决了液压系统故障一因多果、一果多因或多因多果的难题，同时，为工作经验的积累和传承提供了一个非常好的平台。

附图说明

无

具体实施方式

一种飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，包括建立诊断模型和故障故障诊断两个过程。

(一)建立诊断模型的

起落架收放系统是飞机液压系统的一个重要功能单元，如果起落架收放系统发生故障，将会直接影响飞机的飞行安全。

针对飞机的起落架液压收放系统建立故障诊断数学模型。

1故障征兆集U的确定

诊断对象故障的外在表现形式的集合称为故障征兆集合。

对于飞机的起落架收放系统而言，其故障主要表现为起落架机构运行异常，比如，前起落架在放下位置无法正常上锁，主起落架收上不到位，起落架收放速度慢等，而造成这些现象的原因，不外乎压力和流量两个方面，同时在起落架收放过程中常见的异常现象还包括振动、噪音和油温偏高现象，而振动和噪音往往是伴随发生的，可以视为同一现象，因此某型飞机的起落架收放系统故障征兆可以概括为压力、流量、振动和油温偏高四个方面，其中压力因素又包括工作压力异常波动和回油压力异常增大，流量因素包括系统工作流量偏小和系统回油流量偏大，这样，就形成了飞机起落架液压收放系统故障因素集。

2故障原因集V的确定

根据飞机起落架液压收放系统工作原理以及维修经验来判断，起落架收放系统故障源通常来自以下几个方面：v₁液压泵，v₂蓄压器，v₃油滤，v₄起落架收放开关，v₅转换活门、v₆限流活门、v₇收放作动筒、v₈系统管路。

这样，就形成了故障原因集合

V＝{v_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8}

＝{v₁液压泵，v₂蓄压器，v₃油滤，v₄起落架收放开关，v₅转换活门、v₆限流活门、v₇收放作动筒、v₈系统管路。}

3故障模糊关系矩阵的建立

应用模糊数学建立液压系统的故障诊断模型，其关键是量化故障征兆与故障原因之间的因果关系，也就是给出故障征兆u_i相对于故障原因v_j的隶属度，从而建立故障模糊关系矩阵。确定隶属度的方法首先是根据建模对象系统的工作原理，以及故障原因v_i所代表的各液压元件的结构及工作原理，确定故障征兆u_i是否与故障原因集合中各元素v_j有关，即隶属度是否为“0”；确认有关后，除应考虑工作原理的因素外，还应结合该领域专家丰富的工作经验、各系统元件的长期质量状况及使用环境的影响，并通过广泛的收集与统计各种故障数据，给出故障征兆u_i相对于故障原因v_j的隶属度，即形成故障模糊关系矩阵。

根据通过对飞机起落架液压收放系统工作原理的缜密分析并结合多年的工作经验所得出的故障模糊关系综合评判矩阵R。

这是一个对系统原理和工作经验量化的过程，同时也是一个相对复杂的过程，模糊关系隶属度的符合性越高，该数学模型应用于建模对象进行故障诊断的准确性也就越高。

(二)故障诊断方法应用

1根据故障现象，确定故障征兆向量A

某型飞机某架机在进行起落架收放系统功能检查时，发现如下异常现象：

a.前起落架在放下位置无法正常上锁；

b.起落架应急收上超时。

由有经验的维修技术人员根据故障因素集，经过简单测量，并参考下表所给出的评分标准，给出故障征兆向量A：

A＝(0.1,0.5,0，0.4，0.2,0.6)

故障程度评分表

故障程度	评分值
		相当严重	0.79-0.99
严重	0.6-0.79
		一般	0.3-0.59
轻微	0.1-0.29
		几乎没有	0-0.09
没有	0

2利用故障模糊关系综合评判矩阵R，计算得出故障原因向量B

设故障原因向量为

B(b_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8)

故障征兆与故障原因之间存在着一种模糊关系，即

这就是模糊关系方程。其中，

是模糊算子，考虑到被诊断系统的所有因素依权重大小均衡兼顾，因此，采用矩阵相乘的运算形式。

于是，有

3故障诊断结论

根据计算结果可以得出以下结论：故障点的可能性由高到低依次为：v₇收放作动筒、v₅转换活门、v₄起落架收放开关、v₁液压泵、v₆限流活门、v₂蓄压器，v₃油滤、v₈系统管路。根据故障诊断结果，将起落架收放作动筒分解送修，经分解检查，发现其中一件的密封胶圈已经受损且完全断裂。更换胶圈后，重新进行起落架收放试验，故障现象消失。

基于模糊理论的液压系统故障诊断方法进行故障诊断，与基于系统工作原理的传统的故障诊断方法相比，基于模糊理论的液压系统故障诊断方法至少具备以下两个优点：

1.对于维修技术人员个人技术水平和逻辑分析能力的依赖性明显降低，在实际工作中，只需要有一定工作经验的维修人员给出故障征兆向量，并通过简单的计算，就可找出最有可能发生故障的液压附件，提高了诊断效率及准确性。

2.基于系统工作原理的故障诊断过程往往伴随着大量的分解和返修工作，而基于模糊理论的故障诊断和排除过程更具有针对性，且准确性更高，大大减轻了排故人员的工作量，提高了工作效率。

总之，经实践证明，将基于模糊理论的故障诊断方法用于飞机起落架液压收放系统的故障诊断工作，是可行的，且具有非常广阔的应用前景。

Claims (5)

1.一种基于模糊逻辑理论的飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1建立诊断模型；

步骤2故障诊断。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑理论的飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，其特征在于所述的步骤1建立诊断模型，具体过程如下：

2-1根据飞机起落架液压收放系统可能产生的故障现象，建立故障征兆集合U{u_i∣i＝1,2,3,4,5,6}和故障因素集合V{v_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8}；

2-2建立故障征兆集合U相对于故障因素集合V的模糊关系综合评判矩阵R，该矩阵为6×9阶矩阵，矩阵元素r_i-j表示故障征兆u_i对故障因素v_j的隶属度，它的大小反映了故障征兆u_i与故障因素v_j的关系强度，r_i-j＝0表示没有关系；r_i-j越大，关系越密切。对其隶属度进行赋值，得到R。

3.根据权利要求2所述的一种基于模糊逻辑理论的飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，其特征在于所述的故障征兆集合U包括u₁系统工作压力异常波动、u₂系统回油压力异常增大、u₃异常振动、u₃油温偏高、u₅系统工作流量偏小、u₆系统回油量偏大；所述的故障因素集合V包括v₁液压泵，v₂蓄压器，v₃油滤，v₄起落架收放开关，v₅转换活门、v₆限流活门、v₇收放作动筒、v₈系统管路。

4.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑理论的飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，其特征在于所述的步骤2故障诊断，具体过程如下：

4.1根据故障现象，确定故障征兆向量A

根据故障征兆的严重程度，给出确定的权重值，从而构造出系统的故障征兆向量A(a_i∣i＝1,2,3,4,5,6)，其中a_i表示故障征兆u_i的严重程度，根据故障现象的严重程度，对故障征兆赋值，确定故障征兆向量A；

4.2故障征兆与故障原因之间存在着一种模糊关系，利用故障模糊关系综合评判矩阵R，计算得出故障原因向量B(b_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8)，

即

其中，

是模糊算子，由于被诊断系统的所有因素依权重大小需均衡兼顾，因此，采用矩阵相乘的运算形式。通过计算得到故障原因向量B(b_j∣j＝1,2,3,4,5,6,7,8)，b_j对应v_j是故障点的可能性，数值越大，可能性越大。

5.根据权利要求4所述的一种基于模糊逻辑理论的飞机起落架液压收放系统故障诊断方法，其特征在于所述的故障征兆的严重程度分为6个赋值等级，并用0～1表示故障征兆的严重程度：0表示无此类故障现象，0.01～0.09表示此类故障现象极轻微，0.1～0.29表示故障现象轻微，0.3～0.59表示此类故障现象一般，0.6～0.79表示此类故障现象比较严重，0.8-0.99表示此类故障现象相当严重。