[发明专利]一种基于DSP的机载液压泵源故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明属于航空机载液压泵故障诊断技术领域，具体涉及一种基于DSP的机载液压泵源故障诊断系统。

背景技术

随着现代战争对作战飞机任务出勤率和战备完好率要求的提高，加之测试技术、信号处理技术和计算机技术飞速发展，目前国外先进飞机均采用了完备的健康管理系统(PHM系统)以实现状态监测、故障诊断和寿命预测，从而有效降低飞机事故率，节省维修费用。

航空液压泵是飞机液压泵源系统的核心部件，在飞机起飞、飞行操纵、着陆过程中起着十分重要作用，它提供高压液压油，驱动飞机作动系统按照预定飞行姿态和轨迹飞行。

目前国内飞机上只对液压泵的工作压力进行简单监测，根本谈不上故障诊断和寿命预测。我国新一代大型军用运输机和大型客机的研制均明确提出了要装备飞机液压系统PHM系统。如果可以对机载液压泵源进行实时状态监测和故障诊断就可以充分利用液压泵源寿命，及时调度维修资源，减少维修时间和提高飞机使用率，因此机载液压泵源故障诊断的研究具有很重要的理论研究意义与工程应用价值。

鉴于飞机的结构尺寸有限，机载计算单元的能力有限，机载液压能源故障诊断系统需要具备快速性，鲁棒性，小型化，集成化的特征。其中快速故障诊断技术是故障预测与故障诊断系统中的热点与难点问题。

目前国内的液压泵源故障诊断是先将采集来的数据通过下位机进行保存后，将所采集的数据在上位机进行故障诊断分析。整个故障诊断的过程是分离的，没有做到故障诊断的实时性和快速性要求。另外，由于数据采集卡的体积庞大，不能满足故障诊断系统的小型化和集成化的特征。

发明内容

本发明的目的是：为航空液压泵设计具备快速性、鲁棒性、小型化、集成化的机载故障诊断系统，对机载液压泵源进行实时的状态监测和故障诊断，主要解决机载液压泵故障诊断系统快速性和准确性的问题。

本发明是基于DSP的机载液压泵源故障诊断系统，该系统包括数据采集系统、信号调理系统、信号处理系统、上位机显示系统、电源系统和恒流源模块，数据采集系统中的传感器采集后的模拟信号经信号调理系统调理成标准模拟信号后，再经高速A/D转换系统转换为数字信号并通过SPI接口传输到DSP信号处理系统中，在DSP信号处理系统中对转换后的数字信号进行频谱分析，结合知识库数据对飞机泵源系统进行故障诊断。最终，通过CAN总线将数据状态和诊断结果传输到上位机显示系统(飞控计算机)进行显示。所述的电源系统为信号调理系统和信号处理系统提供工作电源。恒流源模块为数据采集系统中的加速度传感器提供恒流源电源。

本发明的优点是：

(1)利用TMS320F2812的信号处理速度快和可控性好的特点，并编制相应的故障诊断算法，实现了机载液压泵故障诊断系统快速性和鲁棒性的需求。

(2)通过选取高速、高精度AD转换芯片AD7928，提高了故障诊断系统的准确性。

(3)整个故障诊断系统采用运算速度快，小体积、高可靠性的嵌入式系统，适应飞机上灵活的需要，满足机载故障诊断系统的特殊要求。

附图说明

图1是本发明的液压泵源故障诊断系统框图；

图2是正常与柱塞轴向游隙增大后振动信号功率谱对比图；

图2a是正常泵轴向振动频谱图；

图2b是正常泵径向振动频谱图；

图2c是柱塞球头游隙增大泵轴向振动频谱图；

图2d是柱塞球头游隙增大泵径向振动频谱图。

具体实施方式

下面结合附图是实施例对本发明的液压泵源故障诊断系统进行详细说明。

本发明的液压泵源故障诊断系统主要由数据采集系统1、信号调理系统2、信号处理系统3、上位机显示系统4、电源系统5和恒流源模块6组成，如图1所示，数据采集系统1通过各种传感器采集航空液压泵源的信息，并转换成电信号传输给信号调理系统2，信号调理系统2对电信号进行电压跟随、滤波、放大等预处理，然后输出给信号处理系统3进行A/D转换和故障诊断，最后通过CAN总线传输给上位机显示系统4对诊断结果进行显示，电源系统5为信号调理系统2和信号处理系统3提供电源。

1)数据采集系统

数据采集系统1作为整个故障诊断系统的输入，作用是通过各种类型的传感器将各种物理信号转化为可被传输的电信号，它提取信息的准确与否直接决定着整个系统信号采集、诊断的精度。

数据采集系统1中传感器包括：加速度传感器101，压力传感器102、流量传感器103、温度传感器104、压差传感器105，其中，流量传感器103包括出口和回油流量传感器，温度传感器104包括油液温度传感器和回油温度传感器。