一种基于运算符号的机载维护系统故障诊断方法

技术领域

本发明属于机载维护系统故障诊断技术领域，具体涉及一种基于运算符号的机载维护系统故障诊断方法。

背景技术

在机载维护系统故障诊断模型的开发过程中，针对机载故障诊断模型的开发技术要求，需要采集设备故障数据，并对采集到的故障数据进行逻辑运算和推理，以判断设备的健康状态。在对采集到的故障数据按照故障诊断模型进行逻辑运算时，故障诊断模型逻辑符号集合的设计直接决定了逻辑运算的方法和策略，同时也影响到系统故障诊断的响应时间和工作效率。

发明内容

本发明属于机载维护系统故障诊断技术领域，涉及一种机载维护系统故障诊断模型逻辑运算符号集合的设计方法。

在机载维护系统故障诊断模型的开发过程中，针对机载故障诊断模型的开发技术要求，需要采集设备故障数据，并对采集到的故障数据进行逻辑运算和推理，以判断设备的健康状态。在对采集到的故障数据按照故障诊断模型进行逻辑运算时，故障诊断模型逻辑符号集合的设计直接决定了逻辑运算的方法和策略，同时也影响到系统故障诊断的响应时间和工作效率。

本专利针对机载故障诊断模型的开发中存在的机载设备和故障模式种类繁多、故障诊断逻辑复杂、数据时序性和实时性要求高等特点，提供了一种基于运算符号的机载维护系统故障诊断方法，可以极大简化故障诊断模型的开发和提高故障诊断逻辑运算效率。

本申请提供一种基于运算符号的机载维护系统故障诊断方法，所述方法包括：

根据机载设备清单和预设的设备故障模式，确定故障诊断涉及到的故障数据和状态参数；

根据所述故障数据和状态参数的类型，确定对应的第一运算符号，所述第一运算符号包括比较操作符和逻辑操作符；

根据所述故障数据和状态参数的数据实时性和时序性要求，确定对应的第二运算符号，所述第二运算符号包括实时性和时序性操作符和增强型逻辑运算符；

根据所述第一运算符号或者第二运算符号，进行机载维护系统故障诊断。

具体的，所述实时性和时序性操作符包括RE运算符、TE运算符、VAL运算符和PRE运算符，其中：

RE运算符，用于在上升沿延迟T1时间后，触发故障诊断逻辑；

TE运算符，用于在下降沿延迟T2时间后，触发故障诊断逻辑；

VAL运算符，用于表示数据有效性的区间；

PRE运算符，用于取前一个周期的值。

具体的，所述T1为10s，T2为10s。

具体的，增强型逻辑运算符包括NOF运算符、QOF运算符、[]运算符和() 运算符，其中：

NOF运算符，为表决操作，至少N个操作数为True，则结果为True否则，结果为False；

QOF运算符，为表决操作，当M％个操作数为True，则结果为True，否则，结果为False；

[]运算符，为集合符号，用于包含NOF和QOF的表决成员；

()运算符，为优先运算符，优先运算括号内的表达式。

具体的，所述N的范围为1－10，所述M％包括75％。

具体的，比较操作符包括GT运算符、GE运算符、LT运算符、LE运算符、 EQ运算符和NE运算符，其中：

GT运算符，为大于符合；

GE运算符，为大于或等于符合；

LT运算符，为小于符合；

LE运算符、小于或等于符合；

EQ运算符，为等于符合；

NE运算符，为不等于符合。

具体的，逻辑操作符包括NOT运算符、AND运算符、OR运算符和XOR运算符。

具体的，故障数据的类型包括内部故障、输入故障、输出故障和接口故障。

本发明的有益效果：

1针对机载故障诊断模型的开发特点，提出一种规范化的逻辑运算符号设计方法，并按照此方法设计了一组逻辑运算符号集合，能够实现机载维护系统故障诊断模型中的逻辑运算功能

2逻辑运算符号集合基于机载设备清单和故障模式，能够满足各个机载设备中的各种复杂故障模式的逻辑运算功能，便于机载故障诊断模型的开发，避免了针对各个设备和各种故障模式的逻辑运算符号重复开发功能。

3逻辑运算符号满足故障数据实时性要求，能够针对故障数据传输过程中的时序性要求进行有效的逻辑运算，通过逻辑运算符号的应用能够使单个故障诊断模型内聚性强、关联性弱，具有强大的可扩展性和兼容性，对单个故障诊断模型的简单、快捷和方便。

4逻辑运算符号经过精简优化，能够使建立的故障诊断模型逻辑简单清晰，语义确定明确，简单易读。

具体实施方式

确定机载设备清单、分析设备故障模式，确定故障诊断涉及到的故障数据和状态参数：

机载维护系统和飞机上的所有系统都有交联关系，按照设备故障类型将成员系统设备故障划分为四种不同类型，分为内部故障(Internal Faults)、输入故障(InputFaults)、输出故障(Output Faults)和接口故障(Interface Faults)。对于不同类型的故障模式，需要通过不同的环境变量(如温度、电流、电压等)、状态参数(如空速、高度)、空中飞行姿态(如俯仰角和滚转角)等诊断数据进行诊断，这些信息包含常量、离散量、模拟量和数字信号量等故障数据。

通过分析故障模式涉及到的故障数据和状态参数类型确定支持基本逻辑运算的符号：

在故障诊断过程中，飞机成员系统设备传感器采集到的参数包括BNR类型、 BCD类型、整形、浮点数数据，需要对这些数据和门限值进行比较操作，产生故障方程逻辑布尔变量，所以运算符号集合需要包含比较操作符，比较操作符集合如下表所示：

表1比较操作符列表

在故障诊断过程中，飞机成员系统设备传感器采集到的参数包括布尔变量、由关系运算得到的布尔变量，以及数字信号等数据，需要对这些数据进行逻辑运算操作，所以运算符号集合需要包含逻辑运算操作符，逻辑运算操作符集合如下表所示：

表2逻辑操作符列表

针对数据实时性和时序性要求确定逻辑运算符号：

在故障诊断过程中，为了有效的滤除虚警，有些故障状态需要保持一定的时间才能触发故障信息；有些故障的消除需要保持一定时间的延迟才能确定为有效；有些故障需要确定数据的有效性和上一个周期的数据。针对故障数据的实时性和时序性要求，需要增加实时性和时序性运算符号集合。例如，在设备数据通讯接口故障诊断中，由于网络数据传输特性，有可能在某个周期未能接收到有效数据，但是设备仍然处于正常运行中，只有当连续多个周期收不到数据，才认为设备接口故障。所以我们设计RE操作符，设定一定的时间周期，当达到一定的上升沿状态并且满足一定的T1延迟后，才触发故障诊断逻辑。实时性和时序性运算符号集合如下表所示：

表3实时性和时序性操作符列表

对逻辑运算符号进行同类精简优化，针对特殊的诊断逻辑，设计增强型逻辑运算符号：

针对所有可能存在的逻辑运算符号，进行精简优化，将重复的逻辑运算符号进行合并归类。但是在故障诊断过程中，仍然经常出现一些不能准确定位和有效隔离的模糊组，需要进行表决运算。例如，在对电源模块的故障诊断过程中，设备供电故障有多种原因(设备内部原因、线路原因、供电模块原因)，单个设备供电故障无法准确定位故障原因，需要针对所有供电设备进行表决操作，至少有N个设备同时出现供电故障才能确定是电源模块故障。针对故障诊断中的模糊组问题，设计增强型诊断运算符，增强型诊断运算符号集合如下表所示：

表4增强型逻辑运算符号列表

综上所述，本专利针对机载故障诊断模型的开发中存在的机载设备和故障模式种类繁多、故障诊断逻辑复杂、数据时序性和实时性要求高等特点，提出了一种逻辑运算符号集合的设计方法，设计了一种逻辑运算符号集合，可以极大简化故障诊断模型的开发和提高故障诊断逻辑运算效率。