[发明专利]一种简单式环控系统的在线故障诊断装置及诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简单式环控系统的在线故障诊断装置及诊断方法，属于飞机环境控制系 统的故障诊断技术。

背景技术

简单式环控系统是一种典型的战斗机环境控制系统，其任务就是在各种飞行条件下调节 座舱或设备舱的供气温度，为飞行员创造安全舒适的工作环境，同时保障机载设备可靠工作。 当简单式环控系统发生故障时，需要及时做出诊断并处理，以提高该系统的可靠性，保证乘 员安全以及机载设备正常工作。

现有的环控系统故障诊断方法多采用故障树分析法，即将系统故障的形成原因由总体至 部分按树枝状逐级细化的分析方法，详见白杰，田秀云.飞机故障诊断与监控技术.北京：兵 器工业出版社，2003。庞丽萍等人研究了环控系统中换热器的故障诊断方法，其采用双模型 滤波的方法对换热器进行参数估计、状态预测和故障诊断，详见庞丽萍，曲洪权，董素君.基 于双模型滤波算法的环控系统换热器故障诊断.航空学报，2008。王俨剀等人研究了涡轮的 故障诊断技术，分析了不同故障模式下涡轮的振动特点，以及避免这些故障出现的设计准则， 详见王俨剀，王红红.基于振动分析的鱼雷涡轮机故障诊断技术初探.鱼雷技术，2009。 Breck在其论文中研究了基于模型响应曲线进行参数识别的环控系统故障检测方法，详见 C.S.Breck.Fault Detection for an Aircraft Environmental Control System using Dynamic Principal Component Analysis.Canada：thesis for master degree of Queen’s University，2005。Sekhon在其论文中研究了涡轮的故障预测技术，该方法基 于对采集参数的小波分析，详见R.Sekhon.Real Time Prognostic Strategies： Application to Gas Turebines.U.S.A：thesis for master degree of Clemson University，2007。

上述方法均是对环控系统或其特定部件的故障诊断方法进行研究，而没有从实际的简单 式环控系统角度给出实现方案，且故障诊断效果欠佳。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种简单式环控系统的在线故障诊断装置及诊 断方法，本发明所述的故障诊断方法基于BP神经网络技术，在采集简单式环控系统特征参 数的基础上，利用BP神经网络映射系统的不同故障模式，实现故障诊断。

本发明的一种简单式环控系统的在线故障诊断装置，所述装置与机载计算机相连接，在 线故障诊断装置包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D和故障显 示器；

温度传感器A、温度传感器B分别置于换热器的热边入口和热边出口，温度传感器C、 温度传感器D分别位于涡轮的入口和出口，温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、 温度传感器D将测得的温度信号传送给故障显示器；

故障显示器进行故障诊断，得到故障数据，并且显示系统故障，故障显示器与机载计算 机进行信息交换。

本发明的一种简单式环控系统的在线故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤一：搭建简单式环控系统的在线故障诊断装置；

故障显示器包括通讯模块、温度采集模块、单片机、数显模块、存储模块和数字显示器； 温度采集模块采集温度传感器测得的温度信号，并将温度信号传送给单片机，单片机进行故 障诊断，得到故障数据，故障数据存储到存储模块，同时，故障数据传送给数显模块，数显 模块连接数字显示器，当数显模块收到故障数据后，数字显示器显示系统故障状态，通讯模 块用于单片机与机载计算机进行交换信息，在故障显示器的温度采集模块上连接温度传感器 A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D，构成简单式环控系统的在线故障诊断装 置；

步骤二：建立并训练BP神经网络，进行故障诊断；

将换热器的热边温降和涡轮的进出口温降作为故障信息值；

将换热器和涡轮各自的效率值作为故障特征值，当故障特征值低于正常效率值的a％时， 判定换热器或涡轮发生故障，其故障状态值记为1；否则认为换热器和涡轮仍能完成各自功 能，未发生故障，其故障状态值记为0，其中a为用户自行设置的数值；