故障预测与健康管理系统研究和应用现状综述

基于视情维修开放体系结构的PHM系统框架,分析了国外尤其是美国在航空航天、国防军事以及工业等领域已逐步开始得到应用的各种PHM系统及其应用技术和方法,主要包括传感器应用、数据传输、故障预测、自动推理决策以及接口等。最后总结了包括基于故障物理模型方法在内的可用于构建电子产品PHM系统的三种方法的研究和应用现状。     

基于可用度模型的故障预测与健康管理方法

为了将故障预测与健康管理(prognostics and health management, PHM)技术应用到工程实践中,提出了基于可用度模型的PHM方法。首先通过广义随机Petri网(generalized stochastic Petri nets, GSPN)和连续马尔科夫链(continuous time Markov chain, CTMC)建立基本单元的软硬件可用度模型和健康状态转换图,通过求解微分方程得到基本单元软硬件的可用度数值。然后综合软硬件之间的故障相关性建立基本单元的完整可用度模型,并利用事件调度仿真机制得到其可用度的解。最后将基本单元故障模型同通用的可修系统稳态可用度模型对比,得到“可用度-故障率-维修率”形式的PHM计算模型,并以此作为工程应用中PHM分析的有效手段。     

电子设备健康状态评估与故障预测方法

针对电子设备的健康性能退化问题,提出一种改进流形学算法与隐半马尔可夫模型(hidden semi Markov model, HSMM)相结合的电子设备健康评估与故障预测方法。首先,在有监督邻域保持投影(supervised neighborhood preserving projection, SNPP)算法中引入非相关约束并加入核函数形成核有监督非相关邻域保持投影(kernel supervised uncorrelated neighborhood preserving projection,KSUNPP)算法,将其用于原始特征的提取,获得有效的特征集作为HSMM的输入进行训练|其次,建立了电子设备健康评估与故障预测模型,该模型用Kullback Leibler (KL)距离来衡量故障程度,实现设备退化程度的评估,又可根据各状态驻留时间,预测出设备故障发生的时间。最后,将该方法应用于某型导弹电子设备的健康评估与故障预测,验证其有效性。     

基于多尺度LSTM预测模型研究

航空发动机剩余寿命（remaining useful life,RUL）预测是设备故障预测与健康管理（prognostics and health management,PHM）的核心问题。针对发动机数据维度高、滞后性强和复杂度高等挑战,提出了一种基于自训练权重的多尺度注意力双向长短期记忆神经网络模型。通过不同尺度的双向长短期记忆神经网络（bidirectional long short-term memory neural network,BiLSTM）提取多尺度特征;提出一种基于自训练权重的融合算法,通过引入注意力机制进行不同尺度的特征筛选,以提高预测精度。将各模型在NASA的C-MAPSS数据集上进行实验对比,结果证明,所提出预测模型在准确率和均方根误差指标上均有所提升。     

电子产品健康监测和故障预测方法的案例研究

以工程实际中广泛应用的电子产品为案例,对电子产品健康状态监测和故障预测的方法和流程进行了实验验证。实验中采用了性能参数监测法与故障物理模型法相结合的形式,将健康状态监测和故障预测的一般性方法、技术和理论应用到具体的电子产品,对相关的实验流程和实验数据分析结果进行了详细阐述。通过本实验验证案例研究,明确了实现健康状态监测和故障预测在实验上的技术细节问题,为工程中实际构建电子产品的健康状态监测和故障预测能力提供了实践积累。     

基于贝叶斯网络的复杂系统故障预测

针对复杂电子系统信号具有不确定性的特点,提出一种基于贝叶斯网络的故障预测模型。该模型通过对连续的信号特征进行量化处理,利用专家知识结合信号建立贝叶斯网络结构;对不同样本采用不同算法来进行网络学习,采用概率推理定量估计信号的区间预测概率,从而建立一个可推理的预测模型。将该方法应用于电源系统进行故障预测,针对不同数据样本进行实验,结果验证具有较高的区间预测率,为复杂系统的故障预测提供了新手段。     

设备故障评估新指标及基于ARMA的预测系统

设备故障停机时间受生产调度的影响较大,不能真实反映设备的自身性能,且具有很强的随机性和波动性,不适于直接用来进行自回归移动平均(auto-regressive moving average,ARMA)建模.针对此问题,提出一种设备故障评估指标--设备不可用度,将设备故障停机时间转换为设备不可用度,通过异常点替代和数据平...     

基于LSTM分类器的航空发动机预测性维护模型

利用传感器数据进行预测性维护是航空发动机故障预测与健康管理(prognostic and health manage-ment,PHM)的关键问题.针对发动机剩余寿命预测准确性低的问题,提出基于长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)分类器的预测性维护模型.LSTM分类器...     

基于CORBA的多传感器管理原型系统研究

近年来,基于Agent的分布式智能系统已成功地应用于众多领域。将多Agent技术应用于多传感器管理领域研究,以开发多传感器智能管理的多Agent系统,提出了基于CORBA的原型系统的基本框架和系统实现途径及方法,其中着重研究了融合Agent与传感器Agent的原型系统结构、基于多Agent理论的传感器管理问题分布式任务分解与控制问题以及Agent之间的协调合作问题。原型系统的研究,为实际应用系统的研制开发提供了理论指导和方法依据。     

基于移动代理的分布式仿真建模与分析

随着分布式仿真规模的扩大,传统的分布式仿真技术不能完全满足系统需求。利用移动代理的自主性,协调性和智能性等特点,按照RTI接口规范,实现仿真系统功能。首先,分析HLA作为移动代理分布式仿真环境的可行性,指出移动代理在分布式仿真中的优势,然后,构建基于移动代理的邦元管理框架,设计了移动代理邦元运行流程,最后,讨论了在HLA环境中移动代理的时间管理,共享和发布机制等关键问题。构建了基于移动代理的分布式仿真原型系统,并进行了仿真应用测试。     

Decentralized network management based on mobile agent

The mobile agent technology can be employed effectively for the decentralized management of complex networks. We show how the integration of mobile agent with legacy management protocol, such as simple network management protocol (SNMP), leads to decentralized management architecture. HostWatcher is a framework that allows mobile agents to roam network, collect and process data, and perform certain adaptive actions. A prototype system is built and a quantitative analysis underlines the benefits in respect to reducing network load.     

飞行器综合健康管理(IVHM)系统技术现状及发展

飞行器综合健康管理（integrated vehicle health management, IVHM)系统技术在提高飞行器的安全性、降低飞行成本等方面发挥了突出作用。介绍了IVHM的发展过程、功能、数据流、系统组成和框架等,给出了IVHM的内容、定义和包含的技术要点。较全面地总结了IVHM技术现状,分析了有关健康管理系统技术的发展要点和难点,提出了可行的解决办法,梳理了IVHM技术的发展方向和脉络。     

大规模网络中基于移动代理的拓扑发现机制

针对基于移动代理的大规模网络拓扑发现,提出了一种基于移动代理洪泛的自启发式深度优先染色生成树算法。将一个大规模网络划分为若干个子网,在各子网内部利用移动代理洪泛策略并行地获取各子网拓扑信息。利用移动代理将每个子网拓扑信息进行汇总获得整个网络的拓扑。算法的复杂度分析和仿真结果表明本算法可在一定程度上减少网络流量和拓扑周期。     

基于知识的紧固件松动健康管理系统

本文提出基于知识的健康管理系统结构, 实现对对象的健康管理.通过对象领域知识的本体建模, 实现领域知识的共享、重用.建立健康管理领域知识相关推理规则, 通过推理机实现对健康管理领域任务的推理. 依据推理结果, 组成具备相关功能的主体, 通过多主体协作, 实现健康管理任务.本文提出通过主体投票实现数 据融合, 提高诊断准确性与可靠性.以螺钉松动诊断监测过程说明系统工作过程与效能.     

基于多Agent的可控网络安全系统研究

移动安全Agent扫描各客户主机的漏洞,采集记录异常活动的审计日志,实现事前和事后的安全保障,但移动Agent自身的通信和迁移的安全性同样重要.首先结合硬件特征属性密钥和用户信息,实现基于Agent技术的多因素认证系统,在认证基础上,利用非对称加密技术和密钥管理,保障Agent通信和迁移的安全性.Agent作为软件,容易受到外部破坏,采用检测代理,通过Agent的协作,利用地址解析协议对网内节点的扫描,将广域网扫描机制转化为简单易行的内网扫描,从而保障客户主机中认证Agent的部署可靠性.实验结果表明,该系统效率高,可扩展性、通用性好.     

Health management based on fusion prognostics for avionics systems

Health management permits the reliability of a system and plays a increasingly important role for achieving efficient system-level maintenance.It has been used for remaining useful life(RUL) prognostics of electronics-rich system including avionics.Prognostics and health management(PHM) have become highly desirable to provide avionics with system level health management.This paper presents a health management and fusion prognostic model for avionics system,combining three baseline prognostic approaches that are model-based,data-driven and knowledge-based approaches,and integrates merits as well as eliminates some limitations of each single approach to achieve fusion prognostics and improved prognostic performance of RUL estimation.A fusion model built upon an optimal linear combination forecast model is then utilized to fuse single prognostic algorithm representing the three baseline approaches correspondingly,and the presented case study shows that the fusion prognostics can provide RUL estimation more accurate and more robust than either algorithm alone.