模糊数学在涡喷发动机故障诊断中的应用.pdf

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1、模糊数学在涡喷发动机故障诊断中的应用ApplicationofFuzzyMathematicsinFailureDiagnosisofTurbojetEngine针对某涡喷发动机出现数种故障征兆．难以准确．快速查找故障原因的问题，本文将模糊数学方法引入到其性能故障诊断中，提出了一种科学而可行的诊断新方法。啦动机是一个非常复杂系统，其内Z尺部故障纷繁复杂，反映在故障征兆与故障原因上，同一故障征兆可能由多种原因造成，而同一故障原因又会产生多种故障征兆。传统的发动机故障诊断方法主要有物理检测、专家经验和定性分析。但随着科技的发展，无论是飞机的飞行状态，还是在发动机的状态监测和技术

2、诊断中，都存在着许多不确定因素和模糊的概念，所以仅仅依靠定性决策和专家经验是无法准确而快速排除故障。针对这一问题，本文建立了模糊矩阵和模糊诊断模型，通过求解方程的方式，提供了一种科学、可行的发动机故障诊断方法。诊断的基本原理通过构造故障征兆向量厢模糊诊断矩阵R，建立模糊方程巧=X·R，并求解方程的过程，达到利用外在征兆x寻找故障原因巧的目的。诊断步骤诊断步骤可分为以下4步。(1)借助现场观测数据和历史数据确定征兆向量蜀一王正武柴春红／空军第一航空学院(2)利用经验、统计和实验等数据确定隶属度，构造诊断矩阵R，(3)构造合适的模糊诊断模型M(o，+)，建立模糊方程巧=x·R；

3、(4)求解模糊方程，得出诊断结果圪诊断过程的实施1．相关概念设某类故障发生时共有m种征兆，描述第f种征兆的状态变量为置(卢1，2，⋯，埘)，通常取1和0两点，l代表“有该征兆”，O代表“无该征兆”，称z=(x。，工：，⋯一。)为故障征兆向量；当某类故障发生时，可能由一种原因L(，=l，2，⋯，拧)同时或独立起用，称y_(Yl，．一，％)为故障原因向量；设，j∥=l，2，⋯，m：／=1，2，⋯，玎)为第f故障征兆x，对第，故障原因y，的模糊生脆裂。(2)老化橡胶及其制成品在加工、储存和使用过程中，由于受到内外因素的综合作用，使其物理化学性质与机械性能逐渐下降，甚至完全失去使用

4、价值，这种变化就是橡胶的老化。不同类型的橡胶的老化表现形式不一，有龟裂、软化、硬化(脆化)、发黏、粉化、变色、霉变、电性能降低等。橡胶材料老化的原因主要有三类。一是紫外线。能量较高的紫外线除直接导致橡胶分子链断裂或交联外，还使橡胶材料吸收光能产生游离基，引发并加速了分子链的断裂与分解。紫外线对橡胶材料的老化作用首先发生在橡胶材料的表面，使其表面出现44I熙燃勰网状裂纹，这些裂纹的出现使得紫外线得以进一步侵入，最终使得橡胶材料脆断失效。二是氧与臭氧。氧与臭氧对橡胶材料的破坏作用均起始于橡胶分子链中的不饱和双键，臭氧对碳一碳双键具有比氧更为强烈的活性。当臭氧作用于受力状态下的橡

5、胶材料时，橡胶材料出现与预应力方向垂直的裂纹，随着裂纹的不断扩展最终导致橡胶材料的失效，并产生脆性断口。三是温度。在较高的温度下，橡胶材料发生热裂解或交联。在实际工况下，温度还具有催化作用，增强了几乎所有能诱发材料老化的因素，使反应速度大大加快。同时，高温也加速橡胶助剂的分解和散失。通常把橡胶材料在高温下发生的这种不可逆性能降低称作热老化。除以上三类外，诱发橡胶材料老化的因素还有反复的机械应力、水、特种介质、金属材料的腐蚀及生物降解等。结束语本文主要介绍了一些典型的橡胶件失效特征及断裂失效断I=I的形貌特点。但在实际工况条件下，很多橡胶件失效往往不是单一原因所致，常常是多种

6、失效模式交织的结果。断裂失效断口的形貌特征也显示了其复杂性，应针对橡胶产品的具体使用情况进行分析，从而找出可行的预防措施或改进措施，减少由橡胶产品失效而导致的故障。衄隶属度，称R=(～)。。05roSl为模糊诊断矩阵：即R=割2．诊断矩阵尺的确定模糊诊断矩阵在一定程度上决定了诊断的准确性，可采用以下步骤确定取值：(1)考虑经验统计资料，。，对，。的评分。霹按公式耐-K／M，直接从统计资料得出，式中虬、M．为乃原因发生故障的总次数与在此条件下征兆而出现的次数。(2)为了弥补统计资料不足，考虑机理分析因素，：，征兆出现的明显程度厶与现场获得该征兆的难易程度厶，对．，2，，3，，

7、4的评分，可事先给出征兆量词所对应的隶属度。如当“机理分析，2必然出现，明显程度，，很剧烈，难易度，4很难取得”时，取隶属度位于【0．9，l】。(3)对每一具体征兆给出评分，得出评分集合：避=鸺焉焉。脚(4)给出相应权重集合：工2一-，如，厶，厶)f：4、，，I／(5)依ro=max{料￡}算出相应的隶属度‘，，式中算子。+”的含义是：。a+b=a+b—ab”，从而构造出模糊诊断矩阵R=(％)。。3．建立诊断方程利用所确定的朋砍建立方程M(o．+)：弓《·R2善撕，4．解方程利用最大隶属度原则求解，即对于诊断原因向