[发明专利]一种基于堆叠稀疏降噪自编码器的飞机液冷失效故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于堆叠稀疏降噪自编码器的飞机液冷失效故障诊断方法，具体步骤如下：步骤一：时序数据获取和归一化处理；步骤二：建立并训练基于堆叠稀疏降噪自编码器的故障特征提取模型；步骤三：建立并训练多层感知机分类器；步骤四：飞机液冷失效故障诊断。本发明方法使用从液冷系统相关参数数据中基于无监督算法自动提取的数据特征作为故障诊断判据，代替了传统人工基于专家知识制定的故障判据，充分挖掘了液冷系统中相关参数的信息，减少了对人工经验和专家知识的需求，提升了故障判据的获取效率、费用和准确性。同时，使用多路信号参数进行故障诊断，能够有效诊断出飞机液冷失效故障，具有较高的实际工程应用价值。

技术领域

本发明涉及飞机环控系统故障诊断领域，尤其涉及一种基于堆叠稀疏降噪自编码器的飞机液冷失效故障诊断方法。

背景技术

飞机环境控制系统，简称环控系统，承担着为机上设备提供合适工作温度的功能，主要调节机舱内的温度、湿度、压力等参数，是飞机重要的机载系统。环控系统能否正常工作，决定着机上设备能否正常工作，是飞行安全的重要保障系统。

随着航空事业的不断发展，机载电子设备的数量和功率不断增加，同时电子设备集成化导致其热流密度越来越高。空气循环冷却系统已难以单独满足航电系统的要求，液体冷却系统，简称液冷系统凭借其较高的冷却效率得到广泛应用。当环控系统发生故障时，可能表现为液冷失效，这会导致设备舱温度失衡。设备舱是飞机核心部分，是飞机安全执行任务的核心部件，因此，实现对液冷失效的故障诊断，是保证飞机成功完成任务，保证飞行员和飞机安全的重要措施。

现有飞机环控系统液冷失效故障诊断方法主要使用故障判据进行判断。通过人为指定故障判据，对液冷系统进行检查，当满足故障判据条件时，诊断发生液冷失效。使用故障判据的诊断方法需要大量经验知识，且故障判据难以涵盖所有故障发生情况，受人工诊断经验、故障判据准确性的影响较大，存在着一定的不足。

发明内容

鉴于上述问题，本申请旨在提出一种基于堆叠稀疏降噪自编码器的飞机液冷失效故障诊断方法，通过建立自编码器，学习环控系统中和液冷失效故障相关的关键参数之间的复杂关系，自动地提取数据特征，最终串联多层感知机作为分类器实现液冷失效故障诊断。

本申请的基于堆叠稀疏降噪自编码器的飞机液冷失效故障诊断方法，其包括：

步骤一：时序数据获取和归一化处理

获取液冷系统正常和故障状态下飞机参数采集系统采集到的相关参数信号序列和故障标签，将其按列整合并进行归一化处理后，作为故障特征提取模型训练数据。

步骤二：建立并训练基于堆叠稀疏降噪自编码器的故障特征提取模型

构建并初始化堆叠稀疏降噪自编码器，作为液冷失效故障特征提取模型；将步骤一中构建的训练样本集输入，使用优化算法对网络进行训练，直至损失收敛。此时堆叠稀疏降噪自编码器能够提取液冷失效故障相应的故障特征。

步骤三：建立并训练多层感知机分类器

构建并初始化多层感知机，作为液冷失效故障诊断模型；将步骤二中提取的故障特征数据作为输入，使用优化算法对网络进行训练，直至损失收敛，此时多层感知机能够进行液冷失效故障的诊断。

步骤四：飞机液冷失效故障诊断

采集飞机实际飞机液冷系统相关参数。对其进行步骤一的处理后，输入步骤二获得的液冷失效故障特征提取模型，得到提取的数据特征；之后输入到步骤三获得的多层感知机分类器中，得到当前飞机液冷系统是否故障的指示。

本发明的优点与积极效果在于：

(1)使用从液冷系统相关参数数据中提取的数据特征作为故障诊断判据，代替了传统人工基于专家知识制定的故障判据，充分挖掘了液冷系统中相关参数的信息，有效提高检测率，降低虚警率。