3.3 智能故障诊断算法
飞机PHM系统智能故障诊断算法依赖于人
工智能技术,常用的智能诊断方法有以下4种。
1)基于神经网络的故障诊断
将系统正常工作检测到的数据进行数据预处
理,提 取 出 特 征 量,离 线 输 入 到 神 经 网 络 进 行 学
习,获得神经网络权值,该神经网络作为系统正常
的模型[23]。当实际系统运行时,检测系统进行处
理后与神经网络比较,当系统输出与神经网络输
出之差超出阈值,则可以判断为系统故障,如图6
所示。
图6 基于神经网络的故障诊断
Fig.6 Fault diagnosis based on neural network
2)基于支持向量机的故障诊断
支 持 向 量 机 (Support Vector Machines,
SVM)是建立 在 结 构 风 险 最 小 化 的 原 则 基 础 上,
追求有限样本下最优解的方法。SVM 用 于 故 障
诊断实质上是一个分类问题,它根据飞机运行过
程中产生的各种信息(如振动频谱、波形特征、相
关运行参数等),判断其是否有故障,并判断故障
产生的原因和部位。采用SVM 能在训练样本很
小的情况下很好的达到分类推广的目的,而且不
需要预先知道故障分类的先验知识,如图7所示。
图中R1、R2 和R3 分别为3个故障区域;ω1、ω2 和
ω3 分别为R1、R2 和R3 的权值。
图7 支持向量机故障分类
Fig.7 Fault classification based on support vector
machine(SVM)
3)多传感器信息融合故障诊断
信息融合是将多源信息加以智能合 成,产 生
比单一信息源更精确、更完全的估计和判决。多
传感器信 息 融 合 方 法 包 括 基 于 权 系 数 的 融 合 方
法、基于参数 估 计 的 信 息 融 合 方 法、基 于 D-S推
理理论的融 合 方 法、基 于 Kalman滤 波 的 融 合 方
法、基于模糊神经网络的融合方法和基于粗糙集
理论的融合方法等[24],PHM 系统常采用的混 合
式信息融合结构如图8所示。
图8所示结 构 可 以 同 时 进 行 原 始 传 感 器 数
据和特征 数 据 的 融 合,在 数 据 融 合 的 过 程 中 可
以根据 需 要 从 原 始 传 感 器 信 号 中 寻 找 有 用 信
息,进而 有 效 提 高 运 算 结 果 精 度。然 后 再 采 用
独立故障 分 类 算 法 对 特 征 信 号 进 行 处 理,实 现
故障隔离。
4)模糊逻辑推理
模糊逻辑推理基于隶属度函数将系统输入进
行融合,产生输出[25]。在完成了隶属度函数度量
之后,通过诸如求和或求最大值等方法将不同隶
属度函数融合在一起,最终利用融合后的隶属度
函数计算融合输出结果,如图9所示。
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