基于TMSDG的民用飞机故障诊断隔离策略

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252012V01．33No．3479．486ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．C13文章编号：1000—6893(2012)03-0479—08基于TMSDG的民用飞机故障诊断隔离策略周虹，左洪福*，蔡景，苏艳南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016摘要：针对民用飞机排故时交互式故障诊断与隔离需求。在符号有向图(SDG)中补充状态节点

2、的故障概率信息和未测状态表达，引入对测试节点的描述，提出了一种附带测试维修信息的sDG(TMSDG)，给出了基于此模型的交互诊断流程。首先根据初始征兆获取可疑集，然后综合可靠性和测试代价等冈素生成一种基于最小测试代价的诊断二叉树对初始可疑集进一步隔离。该模型能描述复杂系统中存在的状态关联和故障测试依赖关系。对其中故障进行交互式诊断和隔离指导。利用该方法建立了某飞机发动机高压引气的诊断模型，实验结果表明提出的方法有效。该方法适用于飞机的外场故障诊断与隔离。关键词：符号有向图；交互式诊断；测试代价；测试序列；诊断二叉

3、树中图分类号：V245．3；TP277文献标识码：A民用飞机故障对航班的正点率影响很大，飞机排故主要遵照各类手册进行。对于飞机这样的大型复杂系统，故障诊断过程中遇到疑难故障，仅按照排故手册有时不能找出故障的原因【lj。而系统处于故障状态时，很多监测参数都会明显偏离其额定值，这些参数的变化必定和一个或几个故障根源相关。根据这一特点，采用基于深层知识的定性模型诊断推理方法，能够解决诊断历史经验不足、知识获取困难的问题，并具有识别某些未预知故障等独特的优点[2]。符号有向图(SDG)方法作为一种定性图论模型，简单图形化

4、地描述了系统过程变量间的因果关系和故障传播路径，很好地表示了故障演化动态，而且易于构造高效算法揭示系统疑难故障，从而得到了广泛研究[3’7]，并在自动诊断方面也有较为成功的应用[51]。然而，在民用飞机领域，实际排故过程有其独特之处[8]：①故障诊断必须满足适航性的要求。对飞机进行故障诊断的适航性要求主要体现在飞机制造商提供的故障隔离手册(FIM)和飞机维护手册(AMM)等文档中。民用飞机诊断和维修处于这些法规文件的严格控制之下。②故障诊断过程非一步到位，而是维修人员不断通过检测、观察或直接替换的方法对飞机的航线

5、可更换件(LRU)逐个排查，即故障征兆的获得、诊断信息的处理、诊断结果的给出不是并行处理的，其具有串行性。③故障诊断成本(包括测试设备、人员需求等)要求较高。低成本经营一直是航空公司追求的目标，同时为了减少因航班延误带来的损失，要求航线维护在规定的时间完成，时间要求紧。基于以上特点。民用飞机疑难故障智能诊断比较理想的方法应有和维修人员良好的交互能力，即能通过向维修人员提问并依据反馈不断获收稿日期：2011．06．15；退修日期：2011-07—14；录用日期：2011-08—28；网络出版时间：2011—10—1

6、114：11网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／111929．V．201110111411．004．htmlDOI：CNKI：11-1929／V．20111011．1411．004基金项目：国家自然科学基金与中国民航联合资助基金重点项目(60939003)；航空科学基金(2009ZF52059)*通讯作者．Tel．：025-84891098E-mail：rms@nuaa，edu．cn孳

7、用格武lZhouH．ZuoHF。CaiJ。eta1．Faultdiagnosisandisolati

8、onstrategyforcivilaircraftbasedonTMSDG，ActaAeronauticaetAs-tronauticaSinica．2012．32t3)：479—486周虹。左洪樯．蔡景。等，基fTMSDG的民用飞机故障诊断隔离策略．航空学撮．2012．32‘3)：479，486．480航空学报取征兆、推理结果并指导维修人员在适航性法规下检测与隔离凹]。传统SDG故障诊断方法是对SDG图进行深度优先搜索和回溯验证，以此实现诊断过程的自动化，其表示方法和搜索策略并不适用于交互式的故障推理。针对这

9、种情况，本文提出一种改进的SDG模型——测试维修信息SDG(TMSDG)用于面向飞机排故的知识表示，并建立基于该模型的故障搜索策略。1复杂系统诊断与排故问题描述如前所述，民用飞机的故障诊断与隔离是交互式诊断过程，当获得较少征兆信息后首先确定当前状态，即所有可能故障原因，接着对各状态施行检测进一步对故障进行定位。而飞机各系统的每个组成单元的故障率通常并不完全相同。在系统内部