专利名称：用波利形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种航空发动机点火系统故障诊断方法。特别是涉及一种用波利形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法及系统。
背景技术：
对于每一台航空发动机，不论是喷气式发动机还是活塞式发动机，都需要装备点火系统，其作用是在地面起动发动机时，点火系统与起动系统协调共同工作，使燃烧室或气缸内的燃料混合气点火燃烧，以产生发动机正常工作的条件；在飞行时，点火系统单独工作。由此可见，点火系统是飞机发动机的核心部分，该系统设计是否合理及系统工作是否可靠对确保发动机正常工作和飞机安全飞行具有重要意义。发动机起动过程中，存在起动或点火失败的可能。随着飞机运行时间的延长，点火导线、点火激励器、点火电嘴等部件会逐渐损坏或功率下降，会造成点火不成功的现象。这些故障和问题降低了发动机地面及空中的起动性能，且在发动机地面停车状态难以发现， 降低了故障诊断效率，延长了航检时间。空中点火失败甚至会造成发动机停车，导致飞行事故的发生。因此，航空点火系统的测试与诊断系统的开发对民航飞机的安全性和经济性具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可提高诊断效率，降低维修时间和人力， 利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法及系统。本发明所采用的技术方案是一种用波利形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法及系统。利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，包括按顺序进行以下步骤(1)求出被测波形的形态模式特征对故障特征库集合中的N个波形进行识别预选，其中，N是大于等于1的整数；(2)符合筛选特征要求的用互相关算法、平均绝对差算法和平均方差算法进行相关识别计算，最后决定类属；(3)利用平均波幅差作为阈值，在全集合内的匹配计算时，凡落在阈值范围之外的基准波形类别均抛弃，从而缩小搜索范围，达到信息压缩之目的；(4)两级信息压缩加速匹配计算，第一级信息压缩以筛选阈值，进行预处理，第二级信息压缩用筛选特征向量进行预处理。步骤1所述的识别预选是设f (t)为输入波形，根据采样定理将该输入波形离散化，得到序列{f(tj)} = {f (t0), f U1), L, f (V1)}, j = 0,1, 2, L, P-I设为F= {F“t)}，i = 1，2，L，N为已知基准波形集合，其中Fi(t)离散化为(Fi (tj)} = (Fi (t0), Fi U1), L, Fi (V1)}, j = l,2,L,p-l
识别输入波形f (t)实质上是将波形f (t)作为一个模板对F集合中之元素一一进行匹配计算，找出与了 f(t)相关程度最高者，即为f(t)与之同属一类。步骤2所述的互相关算法采用下述公式计算
权利要求
1.一种利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，其特征在于，包括按顺序进行以下步骤(1)求出被测波形的形态模式特征对故障特征库集合中的N个波形进行识别预选，其中，N是大于等于1的整数；(2)符合筛选特征要求的用互相关算法、平均绝对差算法和平均方差算法进行相关识别计算，最后决定类属；(3)利用平均波幅差作为阈值，在全集合内的匹配计算时，凡落在阈值范围之外的基准波形类别均抛弃，从而缩小搜索范围，达到信息压缩之目的；(4)两级信息压缩加速匹配计算，第一级信息压缩以筛选阈值，进行预处理，第二级信息压缩用筛选特征向量进行预处理。
2.根据权利要求1所述的利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，其特征在于，步骤1所述的识别预选是设f(t)为输入波形，根据采样定理将该输入波形离散化， 得到序列{f(tj)} = {f(t0), fa^, L, fa^)}, j = 0，1，2，L，P-1设为F= {Fjt)}，i = 1，2，L，N为已知基准波形集合，其中Fi(t)离散化为(Fi (tj)} = (Fi (t0), Fi U1), L, Fi (V1)}, j = 1,2, L, p-1识别输入波形f(t)实质上是将波形f(t)作为一个模板对F集合中之元素一一进行匹配计算，找出与了 f(t)相关程度最高者，即为f(t)与之同属一类。
3.根据权利要求1所述的利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，其特征在于，步骤2所述的互相关算法采用下述公式计算
4.根据权利要求1所述的利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，其特征在于，步骤2所述的平均绝对差采用如下公式计算
5.根据权利要求1所述的利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，其特征在于，步骤3所述的阈值的计算选取方法为设f (t)是F中的某类波形，按一定误差模型迭加而生成的，而这些误差模型是已知的， 因之，f(t)是F中的某个类别，这样，由基准波形集合F，通过计算，得到符合误差模型的与之成为映射关系的待识别波形集合R， 设集合F为
6.根据权利要求1所述的利用波形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法，其特征在于，步骤4所述的两级信息压缩加速匹配计算，具体如下首先用算子H*作用于F集合求出筛选特征向量 H"[FXt)] = l=(hn,hi2,l, X),i = l,2,Ur 并计算出H。，第一级信息压缩以筛选阈值H0,进行预处理，> H0，则抛掉波形Fi⑴， 因为两平均幅值相差太大。若|7^-_|<Η。，则转入第二级信息压缩，所述第二级信息压缩用筛选特征向量&进行预处理，若，则进行步骤2中所述的相关计算、，则抛弃波形Fi (t)，继续对Fi+1 (t)重复上述筛选过程。
7.一种采用权利要求1所述的方法的航空发动机点火系统的测试与诊断系统，其特征在于，包括有依次串接的被测点火信号1，高压传感器2，信号调理电路3，数据采集卡4和 PC机5，其中，所述的被测点火信号1与高压传感器2相连，从点火电嘴处获得的高压点火波形；高压传感器2与信号调理电路3相连，将从点火电嘴输出的25kV的高压电变成IOV以内的低压电；信号调理电路3与数据采集卡4相连，把高压传感器2输出信号进行整形、转换、滤波处理，变成标准信号；数据采集卡4与PC机5相连，进行AD转换，把模拟信号变成数字信号，输入PC机中， 以便进行数据处理；PC机5对采集到的点火信号进行显示和数据处理得出故障诊断结论。
全文摘要
一种用波利形匹配的航空发动机点火系统故障诊断方法及系统，方法求出被测波形的形态模式特征对故障特征库集合中的N个波形进行识别预选，其中，N是大于等于1的整数；符合筛选特征要求的用互相关算法、平均绝对差算法和平均方差算法进行相关识别计算，最后决定类属；利用平均波幅差作为阈值，在全集合内的匹配计算时，凡落在阈值范围之外的基准波形类别均抛弃，从而缩小搜索范围，达到信息压缩之目的；两级信息压缩加速匹配计算，第一级信息压缩以筛选阈值，进行预处理，第二级信息压缩用筛选特征向量进行预处理。系统有依次串接的被测点火信号，高压传感器，信号调理电路，数据采集卡和PC机，本发明提高故障诊断效率，降低维修时间。
文档编号G01M15/00GK102445346SQ20111031697
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者任刚强, 张璐, 李晓辉, 石旭东, 荆涛 申请人:中国民航大学