一种基于改进sdg的多故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开一种基于改进SDG的多故障诊断方法，其属于故障问题诊断领域。本发明基于改进SDG的多故障诊断方法主要包括：构建发动机引气模型；建立SSDG模型；多故障问题诊断；故障节点测试序列分析；本发明可以进行多源头故障寻源检测，使故障诊断更为准确。本发明是在大飞机制造的背景下，对大型系统故障作出分析，找出故障根源。本发明基于改进SDG的多故障诊断方法，其采用的SDG方法进行故障诊断，比事件树、事故树方法分析的更透彻，同时改善了传统的SDG方法只能找出单故障根源的不足，本发明可以进行多故障寻源，使故障诊断更为准确。
【专利说明】-种基于改进SDG的多故障诊断方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种基于改进SDG的多故障诊断方法，其属于故障问题诊断领域。
【背景技术】：
[0002] 航空运输方式出行是否安全，直接决定了民众对民航的依赖程度以及民航业发展 的速度。民航业是交通运输业重要组成部分，其发达程度体现了 一个国家现代化发展水平。
[0003] 2011年，民航局印发了《中国民用航空发展第十二个五年规划》，总结了民航 十一五规划的成果，同时也提出了民航十二五规划的指导思想和发展目标。文章指出，到 2015年，我国机队规模将达到约2750架，运力年均增长11%，支持增加宽体机、支线机和货 机，鼓励使用国产飞机；同时，安全水平稳步提升，初步建成具有中国特色的行业安全管理 体系和运行机制，运输航空每百万小时重大事故率低于0. 20。
[0004] 宽客机、支线客机等飞机不断引入或者是国产客机ARJ-21、C919的研制，都代表 了我国在民航领域所需的飞机数量巨大，具有很大的市场空间。但是，国内机队规模的扩 大，会增加安全事故发生的风险，其中一方面，就来自飞机本身的结构。如何在机队规模持 续快速增长条件下保证客机持续满足适航要求，对于民航业能否持续健康发展，起着决定 性作用。
[0005] 上个世纪中后期，新型喷气式客机的研制成功，标志着世界民航业安全水平得到 很大提高，但是，飞机结构，也变得越来越复杂。其中，飞机发动机，从小飞机的活塞式发动 机发展成为民用大型客机涡轮发动机；发动机的结构越来越复杂，导致发动机故障无法实 时准确诊断。传统的故障检测方法已经无法适应当前飞机复杂系统检测，为此，各国科学 家，学者都为故障诊断这个问题进行了大量研究。
[0006] 故障诊断，需要解决三个关键问题，即故障的识别，故障诊断和故障风险评估。故 障诊断技术分为三个发展阶段：单纯定性分析，单纯定量计算以及模型引入模糊数学的定 性和定量相结合方法。其中，引入模糊数学的定性和定量相结合方法，在大型客机故障诊断 中，得到了大力发展和应用。
[0007] 故障诊断技术与民航业发展相辅相成，二者密不可分。民航客机故障诊断在民航 业高速发展时期，对于中国乃至世界，都极具研究价值和意义。
【发明内容】
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[0008] 本发明提供一种基于改进SDG的多故障诊断方法，其基于SDG模型，增加对系统结 构的描述，表达故障原因和故障测试源之间的关系，对每个节点不同状态赋予不同的属性 值，同时，引入外部故障原因，研究内部故障原因与外部故障原因相结合是如何影响最终诊 断结果的。
[0009] 本发明采用如下技术方案：一种基于改进SDG的多故障诊断方法，其包括如下步 骤：
[0010] 步骤1 :构建发动机引气系统模型；
[0011] 步骤2 :建立SSDG模型；
[0012] 步骤3 :多故障问题诊断；
[0013] 步骤4 :故障节点测试序列分析。
[0014] 进一步地，引入SDG模型的基本定义，定义节点值和节点之间关系值如下：
[0015]
【权利要求】
1. 一种基于改进SDG的多故障诊断方法，其特征在于：包括如下步骤 步骤1 :构建发动机引气系统模型； 步骤2 :建立SSDG模型； 步骤3:多故障问题诊断； 步骤4 :故障节点测试序列分析。
2. 如权利要求1所述的基于改进SDG的多故障诊断方法，其特征在于：引入SDG模型 的基本定义，定义节点值和节点之间关系值如下：
(1) X表示节点值，X|D表示节点的期望值，ε表示正常节点的取值范围
C2) Φ (vm - νη)表示vm到νη之间带符号支路的符号乘积，vmRv n表示vm到νη之间存在通 路，若存在有向通路，路径值即为各支路符号乘积；表示不存在通路，若不存在有向通 路，路径值为3,定义c?符号运算规则如式（3)
⑴ 用T中每一个数去乘以D中每一列数，得到L的每一列数，即推理矩阵；得出推理矩阵， 再进行相容树的遍历，从相容定义可知，如果某一节点为正常节点，则它必定不是故障相容 树上的节点；同时，如果某些节点属于异常节点，那么这些异常节点到达同一节点的有效推 算值应该相同，所以在推算过程中在同一行中出现矛盾的节点必然不是相容节点，即计算 结果为非〇,非3值均被认为是这一列的相容节点，即故障节点，对于相容树的计算过程，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表示节点取值矩阵（即tn)，D表示节点之间关联矩阵（即dn)，L表示推理矩阵，S n(m) 表示相容树矩阵。
3. 如权利要求1所述的基于改进SDG的多故障诊断方法，其特征在于：步骤2中，所述 SSDG模型包括中压引气SSDG子模型和高压引气SSDG子模型。
4. 如权利要求1所述的基于改进SDG的多故障诊断方法，其特征在于：步骤3中，所述 多故障问题诊断算法步骤如下： 4. 1.输入：节点变量状态值T，节点间关系矩阵D ; 4. 2.由T，D值，经过T °〇 D计算，得到推理矩阵L ; 4. 3.由L值，经过相容性计算，得到相容矩阵S ; 4. 4.由S矩阵，得到故障节点tn和故障传播途径dn ; 4. 5.输出：故障节点tn和故障传播途径dn。
5. 如权利要求1所述的基于改进SDG的多故障诊断方法，其特征在于：步骤4中，所述 故障节点测试序列分析的步骤如下： 5. 1.输入：故障节点多值属性表，计算从各测试点出发对应的信息量ID值，所述故障 节点多值属性表包括故障节点及其测试点，测试花费以及故障概率； 5. 2.选取ID值最大的测试节点作为开始节点来对节点进行分支； 将故障节点划分为两部分的测试点，tl为其中一种，计算tl可以获取的信息值ID1，公 式如（5):
通过公式（b)和公式（c)先计算D1和D2信息值，得出结果带入公式（a)得出ID1值， 同理，可以获得t2的信息值ID2,比较两者大小，取大的值所对应的测试点作为结果； 5. 3.在上述测试点进行分支及计算得出单个节点时不需要再进行上述计算；如果通 过该测试点后出现中间节点，则需要再次对中间节点进行第5. 2步计算，最终得出的节点 都为单个节点，最后将根节点全部展开为只含端节点的诊断树； 5.4.由最终得到的单节点，计算该树的信息增益IG和费用CT，计算公式如（6):
(6) 公式（a)计算信息增益值；公式（b)计算信息值；公式（c)中，Bi表示根节点到端节点 的测试序列，表示|B」表示测试序列包含的测试数目；Csi[k]表示序列&中第k个执行测试 的花费； 5.5.由IG，通过公式（7)得出增益费用比K
5. 6.比较从其他测试点出发所得到的K值，选取最大的K值对应的测试诊断树作为最 优故障诊断树； 5. 7.输出：最优故障诊断树。
【文档编号】G06F19/00GK104050371SQ201410271357
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】刘君强, 王小磊, 杨贤儒, 左洪福, 张马兰 申请人:南京航空航天大学