[发明专利]PHM系统模型开发和验证平台设计方法

说明书

本发明一种PHM系统模型开发和验证平台的设计方法，用于支持航空设备的PHM系统模型、算法的开发和仿真验证工作。本发明的设计方法包括PHM模型开发方法、数据管理方法以及PHM模型的仿真验证方法，PHM模型的开发和验证平台可以解决模型工程化开发与验证问题，根据验证结果对模型进行有效地修正，提高设备、系统的故障检测率和隔离率，达到节约维护时间和维护成本的目的。

技术领域

本发明属于故障预测与健康管理(PHM)技术领域。

背景技术

PHM模型的开发和验证平台设计方法作为实现武器装备基于状态的维修、自主式保障、感知与响应后勤等新思想、新方案的关键技术，受到美英等军事强国的高度重视和推广应用。但是PHM模型的开发与验证的技术成果在国内外多种多样、层出不穷，大都局限于具体的设备对象，缺乏通用性；或偏重于学术性探索，比较缺乏对通用性和工程化的考虑。而对于国外已经成功应用的模型开发与验证关键技术，国内又受制于严密的技术封锁。

发明内容

本发明的目的：本发明的目的是提供一种PHM系统模型开发和验证平台的设计方法，用于支持航空设备的PHM系统模型、算法的开发和仿真验证工作。

本发明的技术方案：一种PHM系统模型开发和验证平台设计方法，包括PHM模型开发方法、数据管理方法以及PHM模型的仿真验证方法，其中

PHM模型开发方法，PHM模型开发通过对设备/系统的FMECA、故障树分析、事件树分析、“四性”分析数据、系统需求和数据定义等的梳理和分析，使用机载模型开发工具建立模型，并将其导出为统一的数据文件格式.XML文件；或者依赖相关的实际或仿真试验、以及历史使用数据等信息，结合机器学习或训练而构建的模型，使用Matlab模型开发工具输出的模型和算法，并将其封装为EXE文件，以供数据管理和仿真验证使用，

数据管理方法，数据管理平台以关系型数据库管理系统为主、文件管理系统为辅，系统的存储、管理PHM模型开发与验证系统中的相关数据，主要针对设备、系统的产品数据(包括配置信息、履历信息、四性数据)、技术数据(包括仿真数据、历史数据、状态监控数据、诊断结果、预测结果、趋势分析结果)、知识数据(包括算法信息、诊断模型、预测模型、趋势分析模型)的统一管理，支持用户按照条件对数据进行浏览、查询、编辑、导入、导出等功能，为模型开发，仿真验证提供数据支持和统一管理，

PHM模型的仿真验证，PHM仿真验证平台为PHM开发与验证系统需要验证的模型、算法提供虚拟运行环境，同时利用数字仿真的形式模拟模型、算法运行时所需要的外部环境，验证PHM系统中相关模型、算法的性能，判断模型、算法的相关性能是否满足设计要求中所涉及的技术指标，并对验证结果进行收集、统计分析和显示，按照模型、算法的运行环境可以划分为机载PHM模型仿真验证和地面模型PHM仿真验证。

机载PHM模型仿真验证过程为：诊断推理知识和算法运行于目标机，数据仿真端为推理程序的运行提供外部数据仿真环境，PHM验证平台通过以太网对诊断结果进行回收、分析和显示，PHM数据管理平台作为PHM中央数据库为其它功能模块提供数据支持服务。

地面PHM模型仿真验证过程为：PHM仿真验证平台负责为诊断推理程序的运行提供运行环境和诊断结果的分析、显示；数据仿真端为推理程序的运行提供外部数据仿真环境，PHM数据管理平台作为PHM中央数据库为其它功能模块提供数据支持服务。

发明的有益效果：

(1)本发明支持对“可靠性”、“测试性”、“维护性”、“安全性”等四性数据的复用，并将这些数据用于PHM模型的开发和验证；

(2)本发明可为PHM模型的开发和验证提供图形化的引导式操作支持；

(3)本发明可为仿真和验证过程提供过程控制和配置管理；

(4)本发明可对PHM模型、算法的验证结果进行统计分析与性能评估。