一種液體火箭發(fā)動機試驗臺故障響應生成器的設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及航天故障診斷技術領城，具體涉及一種液體火箭發(fā)動機試驗臺故障響應生成器的設計方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內外關于火箭發(fā)動機故障診斷的研究有很多，但在發(fā)動機維護方面，目前的方法是定期檢修、試驗前檢修和故障后維修。定期檢修是根據(jù)系統(tǒng)各個組成部件的可靠性指標進行周期性的檢修和精度校準；但對檢修期間發(fā)生的故障無能為力，而且難以準確定位故障發(fā)生部位和原因。試驗前檢修是在發(fā)動機工作前進行各關鍵部件、分系統(tǒng)和整個系統(tǒng)的調試和性能檢驗，測試各環(huán)節(jié)的工作是否正常；但這種檢修并不徹底，需要指揮人員具有非常豐富的經(jīng)驗，而且大大延長了準備周期。故障后維修是在任務失敗或在過程中通過傳感器診斷出系統(tǒng)故障后，再通過維修或更換的方式來恢復試驗系統(tǒng)正常工作能力的一種方法；其中最典型的是“紅線關機”的方法，即當系統(tǒng)關鍵參數(shù)超過給定的閾值時，采用緊急關機措施；但是，這種方法對故障只能進行事后處理，并不能提高系統(tǒng)的可靠性；一旦失敗將導致試驗件和試驗系統(tǒng)設備的損壞，會造成巨大經(jīng)濟損失，直接影響研制周期。因此，對現(xiàn)有的發(fā)動機系統(tǒng)而言，亟需先進的狀態(tài)監(jiān)控和維修管理系統(tǒng)來提高可靠性，降低維護周期和成本，保證任務的成功率。
[0003]基于復雜系統(tǒng)可靠性、安全性、經(jīng)濟性考慮，以狀態(tài)監(jiān)測技術的發(fā)展出現(xiàn)的視情維修理論獲得越來越多的重視和應用。但在實際應用中，對于不同程度的故障及其前期征兆的響應方式并不統(tǒng)一，對于故障之后的控制決策大多依靠經(jīng)驗確定控制干預范圍和各部件的維修等級或是檢修間隔，制定的維修工作任務存在偏離試驗臺實際維修需要的現(xiàn)象。因此，需要提供一種適用性較強的液體火箭發(fā)動機故障響應生成方法，在準確的時間，對準確的部位，進行準確而主動的維護活動。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種液體火箭發(fā)動機試驗臺故障響應生成器的設計方法，該方法能夠根據(jù)液體火箭發(fā)動機故障信息、歷史維護記錄以及故障預測信息來綜合決策，生成分級故障干預控制策略，針對不同類型和級別的故障及其征兆能夠提前制訂維修方案，可以逐步代替關鍵部件的定期檢修，減少維修盲點，提高試驗系統(tǒng)的使用壽命和可靠性。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]—種液體火箭發(fā)動機試驗臺故障響應生成器的設計方法，具體步驟如下:
[0007]步驟一:對液體火箭發(fā)動機的歷史試驗數(shù)據(jù)進行故障程度評估，得到故障診斷信息、故障預測信息和故障程度等級；
[0008]步驟二:匯總整個試驗階段的故障程度等級得到故障程度等級曲線，建立故障程度等級庫；
[0009]步驟三、建立從故障診斷信息和故障預測信息到故障程度等級庫的映射，并對故障程度等級庫中故障程度等級曲線的各個級別分別對應上根據(jù)歷史維修情況所得的維修等級，得到故障響應決策模型；
[0010]步驟四:將故障響應決策模型中不同的維修等級鏈接相應的故障干預控制措施，完成液體火箭發(fā)動機試驗臺故障響應生成器的設計。
[0011]進一步地，所述故障程度等級為一個介于0-1之間的數(shù)。
[0012]進一步地，所述故障程度等級庫中包括液體火箭發(fā)動機從系統(tǒng)到部件的各種故障模式的故障程度等級曲線。
[0013]進一步地，所述故障程度等級曲線分為四個級別:健康、亞健康、故障邊緣和故障。
【附圖說明】
[0014]圖1為故障響應生成器實現(xiàn)框架。
[0015]圖2為故障程度評估等級曲線。
[0016]圖3為故障響應決策模型框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0018]本發(fā)明提供了如圖1所示的一種液體火箭發(fā)動機試驗臺故障響應生成器的設計方法，具體步驟如下:
[0019]步驟一:對液體火箭發(fā)動機的歷史試驗數(shù)據(jù)進行故障程度評估，得到故障診斷信息、故障預測信息和故障程度等級；
[0020]對液體火箭發(fā)動機試驗臺歷史的檢測試驗數(shù)據(jù)，運用故障程度評估方法，建立數(shù)學模型，對試驗數(shù)據(jù)進行處理并判定其偏離正常狀態(tài)的程度，得到液體火箭發(fā)動機的故障診斷信息、故障預測信息和故障程度等級。故障程度評估方法包括統(tǒng)計分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、模式識別法、灰度評估法以及包括人工免疫在內的人工智能法等；在故障程度評估的過程中可以得到故障診斷信息和故障預測信息，故障程度評估的結果為故障程度等級，故障程度等級為一個數(shù)，且介于0-1之間。
[0021]步驟二:匯總歷史的整個試驗階段的故障程度等級得到故障程度等級曲線，建立故障程度等級庫；
[0022]匯總整個試驗階段的故障程度等級，即形成了故障程度等級曲線，建立故障程度等級庫，在所述故障程度等級庫中保存液體火箭發(fā)動機試驗臺從系統(tǒng)到部件各種故障模式的故障程度等級曲線。所述故障程度等級曲線被分四個階段，每個階段對應一個級別，這四個級別依次是健康、亞健康、故障邊緣和故障。為圖2示例了一個典型部件的故障程度評估等級曲線。在系統(tǒng)工作的初始階段內該部件無故障，部件的故障程度等級接近0，部件處于健康狀態(tài)。隨著工作時間的逐漸增加，由于部件出現(xiàn)早期弱故障，其狀態(tài)開始變化，性能逐漸下降，直至部件出現(xiàn)異常行為，即運行到“故障檢測點”這一可以檢測到的臨界點。在“故障檢測點”之后的一段時間之內，部件的性能狀態(tài)由于其故障程度逐漸增強而繼續(xù)下降，體現(xiàn)為亞健康狀態(tài)，其故障程度評估等級介于0-1之間。隨后，部件繼續(xù)運行，故障由早期階段發(fā)展至“功能失效點”這一臨界點，這段時間部件狀態(tài)表現(xiàn)為存在異常行為，即為故障邊緣階段，其故障程度等級介于0-1之間且大于系統(tǒng)亞健康狀態(tài)時的故障程度等級。若部件在“功能失效點”之后繼續(xù)工作，則迅速擴展為故障，故障程度等級接近I且大于故障邊緣階段的故障程度等級。
[0023]步驟三、