军用飞机PHM技术进展分析及问题研究

在研究故障预测与健康管理(PHM)技术体系构建、数据采集与运用、系统状态监测与故障预测、验证评估等发展现状的基础上,结合新阶段装备PHM工程应用现状,从装备测试性设计与验证、多源故障信息交互与管理、寿命预测与维修支持、验证评估及标准制定等方面分析军用飞机PHM技术面临的瓶颈问题,并指出应重点开展包括测试性试验技术、智能信息处理与融合技术、航空装备与信息标准化管理技术、数据挖掘与平台构建技术等方面的研究,最后对我国PHM技术的发展给出思考与建议。     

基于多特征量的D矩阵模型的建立与分析

针对基于单特征量的D矩阵模型会损失测试信号的大量信息的问题,提出了一种基于多特征量的可测性分析模型。首先,在研究D矩阵模型的基础上,对测试信号进行特征提取和多值编码,建立了基于多特征量的D矩阵模型。其次,基于信息熵制定诊断策略和生成故障诊断树,并对模型进行测试性分析,评估其诊断能力。结果表明,与单特征量的D矩阵模型相比,基于多特征量的D矩阵模型选用的测试点数和模糊组数小,故障隔离率高,诊断测试步骤数少,平均测试费用低。     

基于模拟退火离散粒子群算法的测试点优化

针对复杂系统的测试点优化问题,提出一种基于模拟退火离散粒子群（SA-BPSO）算法的测试点优化算法。该算法利用模拟退火算法的概率突跳能力,克服了基本粒子群算法易陷入局部最优解的缺陷。阐述了该算法在系统测试点优化应用中的流程及关键步骤,并且理论分析了该算法的复杂度。仿真结果表明,该算法在计算时间和测试费用方面都优于遗传算法,能够应用于复杂系统的测试点优化。     

基于多变异位自适应遗传算法的CPS任务调度

针对信息物理融合系统典型的分布式异构并行计算结构存在的任务调度问题,以有向无环图为调度模型,最小化任务完成时间为目标,采用多变异位自适应遗传算法,通过依赖矩阵、改进的交叉和变异算子确保基因个体的有效性,同时采用多变异位和自适应的方法保证基因个体的多样性和算法的收敛性。仿真结果显示,该算法比基于任务表的启发式调度算法更有效。     

基于信息熵的多值属性系统诊断策略优化方法

诊断策略问题是系统测试和诊断技术中的一个关键问题,并已被证明是NP问题.目前已有的大部分研究都是针对二值属性系统的,而多值属性系统的诊断策略研究较少.针对多值属性系统诊断策略优化问题,研究了多值属性系统的相关性矩阵模型和信息熵理论,根据在故障诊断树的建立过程中应优先选择提供信息量大,测试费用小的测试点的原则,建立了基于信息熵的多值属性系统诊断策略优化方法,给出了具体的计算步骤.实例计算结果和算法分析表明,此方法和最优算法相比,可大大减小计算时间,而且得到期望费用相差较小,可用于复杂多值属性系统的诊断策略设计.     

振动载荷下电路板级焊点失效信号表征及分析

针对板级焊点在振动载荷下的失效问题,搭建了具有焊点电信号监测功能的振动加速失效实验平台,在定频定幅简谐振动实验的基础上,对表征信号进行分析,通过电阻信号峰值标定焊点的失效程度.实验结果表明,焊点失效初期呈现为3个阶段,每个阶段包含电阻变化的平缓区间和陡变区间.随着3个阶段的改变,焊点低阻值区间振动循环数递减,焊点高阻值区间振动循环数递增.在此基础上,以电阻均值表征焊点平均失效程度,建立了表征焊点振动疲劳寿命的多项式模型,可以描述不同阶段焊点阻值和振动循环数的关系.     

故障预测与健康管理系统相关标准综述

随着故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)技术的快速发展和实际应用的不断深入,PHM相关标准的建立就显得非常重要。首先给出了PHM的概念和技术内涵,指明PHM标准应该规范的内容,并介绍了国内外的研究现状;其次综述了现有国外标准化组织和机构中与相关的标准,并按照视情维修(CBM),故障预测与健康管理(PHM),综合航天器健康管理(IVHM)和状态使用和管理系统(HUMS)对PHM相关标准进行了深入分析;最后对我国PHM标准开发提出了几点建议,并指明了下一步工作的重点和研究方向。     

基于贡献度的测试性验证试验样本分配方案研究

针对现有基于故障率的测试性验证试验分层抽样方案中,样本集代表性较差的问题,提出基于可更换单元贡献度的样本分配方案。首先在全面分析样本分配主要影响因素的基础上,定义可更换单元的特性向量和贡献度;其次利用递阶质量屋求解贡献度,并给出样本分配方案;最后通过实例验证方案的可行性。     

一种基于用户和功能的PHM系统性能度量体系结构

针对PHM系统性能和功能评价缺乏成熟的规范的度量体系的问题,分析国内外研究现状,然后分析PHM系统性能需求和性能度量之间的关系,论述了PHM系统性能度量的选取原则和确认方法,最后构建了基于用户的和基于功能的PHM系统性能度量体系,对于PHM系统的评价研究提供了一定的研究基础。     

温度与振动耦合条件下的电路板级焊点失效模式与疲劳寿命分析

基于正交试验法研究不同温度与振动耦合条件下的板级焊点失效行为与模式,采用L₉（34）混合水平正交表设计了不同温度（T）、加速度功率谱密度（PSD）与频率（V）条件下的加速寿命试验,结果表明三者对焊点可靠性影响程度为T>PSD>V,且温度是影响焊点失效模式的主要因素,随温度的升高,焊点裂纹逐渐从近封装侧的界面金属化合物（IMC）层向钎体内部扩展,焊点失效模式从脆性断裂向韧性断裂演化.基于焊点失效数据分析,发现焊点疲劳寿命对数值与PCB板背侧最大应变范围存在关联关系,并采用多项式拟合的方法建立了焊点疲劳寿命模型,拟合结果显示,该模型能较好的评估温度与振动耦合条件下的焊点寿命,预测精度较高.