基于贝叶斯网络的航空发动机燃油泵故障诊断

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1、第34卷第4期2016年8月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV01．34No．4August2016基于贝叶斯网络的航空发动机燃油泵故障诊断曹惠玲，杜鹏(中国民航大学航空工程学院，天津300300)摘要：应用贝叶斯网络对航空发动机燃油泵组件进行理论分析，针对燃油泵组件的重要性和故障识别的精确度要求，进行故障征兆分析和概率计算、数据验证，并引入代价函数对结果进行评估，为航空发动机燃油系统安全运行提供了合理可靠的检测途径。关键词：贝叶斯网络；航空发动机；燃油泵组件；故障诊断中图分类号：V2

2、67文献标志码：A文章编号：1674—5590(2016104-0027-04Failurediagnosisofaero-enginefuelpumpassemblybasedonBayesiannetworkCA0Huiling,DUPeng(CollegeofAeronauticalE嚼neering,CAUC，Tianjin300300,China)Abstract：Fortheimportanceoffuelpumpassemblyandtherequirementsofaccuracy，failureanalysisandprobab

3、ilitycalculationswithdatavalidationwouldbecarriedoutbyBayesiannetwork，andacostfunctionisintroducedtoevaluatetheresultsforthesafeoperationofaero-enginefuelsystem，providingareasonableandreliabledetectionandrepairway．Keywords：Bayesiannetwork；aero—engine；fuelpumpassembly；faultdia

4、gnosis随着民航运输业的发展迅速，航空运输成为交通运输的主要途径之一；航空发动机是飞机的心脏，燃油系统是发动机动力的最终来源，其重要性不言而喻。如何保证发动机燃油正常而连续的补给也是人们关注的焦点。燃油泵组件是燃油连续不断传输给发动机的关键点，由于民航发动机目前大多为涡扇式轴流发动机，燃烧作功过程是连续的，一旦出现断点可能会带来严重的后果；而燃油泵组件又是比较精密的传输和计量部件，不仅要保证其长时间正常而可靠的工作，更要及时发现其在长期工作中出现的细微问题从而对燃油泵组件进行保养和维修，而故障诊断就是其中重要的一环；燃油系统燃油泵组件中，故障

5、征兆与故障原因之间的关系极其复杂，再加之故障原因的多样性，因此故障原因的判定具有一定的不确定性【ll，贝叶斯网络就从不确定性的故障征兆出发，运用不确定性规则及概率计算公式，最终推导出合理的结论，它不仅可以直观展现各个部件状态之间的关系，也可以用精确的概率来呈现各个状态之间关系的紧密程度，是目前比较理想的故障诊断方法。1贝叶斯网络故障诊断方法1．1贝叶斯网络理论贝叶斯网络诊断方法是基于概率分析和图论的一种不确定性知识表达和推理模型，是一种将因果关系和概率知识相结合的具体信息表示结构；贝叶斯网络直观上为一种被概率赋值的复杂因果关系网络的有向无环图，其

6、中每个节点表示一个变量，即一个可能会发生的事件，各变量之间的有向弧连接表示事件发生的直接因果关系；每个变量和它的所有父代关系用条件概率表(C门)表达。在贝叶斯网络中，没有任何导人箭头的节点叫做根节点，被箭头指向的节点叫做子节点，而箭头的来源节点叫做父节点；既有箭头导入和导出的节点为中间节点[21。定性信息主要通过贝叶斯网络的拓扑结构表达，而定量信息主要通过节点的先验概率值和条件概率值表示【3I。在贝叶斯网络拓扑结构中，对于根节点要确定先验概率；对于每个子节点要确定其在父节点不同状态收稿日期：2014—10—12：修回日期：2014—12—04基金

7、项目：中央高校基本科研业务费专项(zxH2012P007)作者简介：曹惠玲(1962一)，女，河北唐山人，教授，工学博士，研究方向为航空发动机性能分析与故障诊断．一28一中国民航大学学报2016年8月下的条件概率值[3】。对于变量集U={X。，X：，⋯，x。】，贝叶斯网络是图形化的联合概率分布，x。，x：，⋯，墨对应于网络拓扑结构中各个节点，则用条件概率表示联合概率密度P(X。，X：，⋯，X。)为P(u)=p(x。，X：，⋯，x。)=兀P(XiI仃i)(1)i=1式中，仉为x。父节点的集合。置的边缘概率为p(xi)=艺P(U)(2)excepⅨ．

8、贝叶斯网络的诊断原理是根据实验结果数据进行统计计算和推断，假设已取得观测结果，则有P(ul丁)：上躲孕：』监盟(3)1⋯EP(U．r)r