[发明专利]一种基于NSCT和DM的飞机环控系统控制组件性能退化评估方法

权利要求书

1.一种基于非下采样轮廓波变换NSCT和扩散映射DM的飞机环控系统控制组件性能退化评估方法，其特征是：该方法所针对的对象是飞机环控系统控制组件，该方法的步骤如下：

步骤一、针对该对象，利用正常状态下系统输入和输出信号训练RBF观测器，并获取正常状态残差，然后，在飞机环控系统控制组件性能退化状态下，将系统退化状态下的系统输入和输出信号送入观测器，获取性能退化状态的残差；

步骤二、针对正常状态残差和退化状态残差，利用基于时序排列的残差信号等效图像变换方法，将残差信号转换为正常状态和退化状态下的等效图像；

步骤三、针对正常状态和退化状态下的等效图像，利用NSCT开展多尺度和多方向分解，从而针对等效图像提取特征，构建正常特征向量和退化特征向量；

步骤四、针对正常特征向量和退化特征向量，利用DM算法实现高维特征向量向低维特征向量的投影变换，从而实现高维特征点向低维空间的流形降维；

步骤五、针对性能退化本征流形，计算性能退化状态特征点与正常健康特征点之间的测地线距离，并将其归一化为健康度CV，实现控制系统环控组件的性能退化评估；

其中：步骤二所述的基于时序排列的残差信号等效图像变换方法，包括：

(1)采用时间滑窗对正常和退化残差信号进行分段截取，从而获取若干段连续的残差数据；

(2)针对若干段连续的残差数据，对其进行统一归一化处理；

(3)针对每一段归一化后的残差数据，利用时序数据排列方法将向量转换为矩阵，将矩阵中归一化后的残差数值作为像素值，以此获取残差数据等效图像；该方法可完全保留原始残差信号中的健康和性能退化信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于非下采样轮廓波变换NSCT和扩散映射DM的飞机环控系统控制组件性能退化评估方法，其特征在于：

步骤三所述的性能退化特征提取方法，首先利用NSCT开展多尺度多方向分解，提取正常和性能退化状态下的低频子带系数和高频子带系数；针对低频系数，提取均值和方差特征，针对高频系数，提取能量特征，进而构建正常和性能退化状态下的特征向量从而实现多尺度多方向的稳定故障特征的自动提取。

3.根据权利要求1所述的一种基于非下采样轮廓波变换NSCT和扩散映射DM的飞机环控系统控制组件性能退化评估方法，其特征在于：

步骤四所述的退化特征流形降维方法，利用DM算法建立映射函数，其输入为正常和故障状态下的高维特征向量，输出为二维或三维特征向量，从而实现在低维空间中环控系统控制组件的性能退化规律挖掘，以及性能退化规律的可视化。

4.根据权利要求1所述的一种基于非下采样轮廓波变换NSCT和扩散映射DM的飞机环控系统控制组件性能退化评估方法，其特征在于：

步骤五所述的性能退化评估方法，首先计算性能退化特征点和健康状态特征点间的测地线距离，实现环控系统控制组件的性能退化程度的精确度量；进而利用归一化公式将测地线距离归一化为CV值，实现对环控系统控制组件性能退化状态的有效表征；其中，c₀是尺度参数，保证环控系统控制组件越接近于正常状态时，其CV值越接近于1；定义其中CV_health为系统健康时的CV值，设定在0.90到0.99之间，具体数值取决于工程实际要求；geo_int为健康状态下的初始测地线距离，定义为第二个特征点与第一个特征点间的测地线距离；geo代表测地线距离。