PHM理论基础第3讲ppt课件

.,1,PHM理论基础,姓名：梁敬福,.,2,PHM体系结构基本组成,.,3,01,数据采集和传感器应用技术,02,数据传输技术,03,数据挖掘与信息融合技术,04,健康评估与故障预测技术,PHM理论基础目录,05,智能推理与决策支持技术,06,接口技术,.,4,在一些PHM系统的研制过程中广泛采用了各种先进的传感器技术,如光纤传感器、压电传感器、碳纳米管、干涉测量、超声波、微电子机械系统(MEMS)等。这些新类型的传感器具有精度高、适用范围广、智能化等特点,在各种PHM系统中已有广泛应用。光纤传感器可对温度、湿度、位移、等应变物理量进行测量（国外运用在航天器综合健康管理系统中）MEMS其发展促使传感器集成度进一步提高，传感器更加小型化，并且使功耗和无线通信成本有了极大的降低。智能传感器不仅具备数据采集、数据处理功能，而且在传感器硬件产品中集成了故障诊断和预测算，使单个传感器具有“PHM”的功能。,.,5,传感器采集到的各种数据信息需要通过一定的方式传输到PHM系统中的其他部分。目前主要有两种数据传输方式,即有线传输和无线传输。,.,6,有线数据传输是通过各种有线数据总线和各种网络如In-ternet、EthernetLAN(localareanetwork)等进行数据的传输。目前这方面的技术较为成熟,并且大多有各种通信标准、网络协议如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。图1所示为有线数据传输方式的简单系统构成。,.,7,近年来,随着射频(RF,radiofrequency)尤其是蓝牙(Blue-toothTM)以及蜂窝电话等技术的发展,已有部分研究开始考虑在PHM系统中通过无线传输的方式进行数据传输。,.,8,在PHM系统采集到各种数据之后,就要对数据进行相应的处理以获取有用的信息,为后续的健康评估和故障预测提供可靠的数据支持。数据挖掘就是从数据库中抽取隐含的、以前未知的、具有潜在应用价值的信息过程。信息融合是指在一定准则下对多传感器的信息进行自动分析和综合,从而完成所需的决策和评估的信息处理过程。在PHM系统中信息融合的过程,就是以最高效的融合方式把尽可能多的信息(包括传感器采集的数据、环境信息、历史数据和维修记录等)通过各种智能算法融合到一起,得到综合的评价结果。,.,9,健康评估和故障预测是PHM系统的核心部分,在某种意义上它们都是一种推理过程,在实际构建PHM系统时往往要根据系统的实际情况采用一种或多种技术和方法。,健康评估是指当前状态偏离正常状态的程度(即故障级别)。健康评估的过程则是根据状态监测所获得的信息,结合设备的结构特性和运行信息及历次维修记录,对己经发生或者可能发生的故障进行诊断、分析和预报,以确定故障的类别、部位、程度和原因,提出维修对策,最终使设备恢复到正常状态。,.,10,PHM系统显著的特征就是具有故障预测的能力。故障预测是指综合利用各种数据信息，并借助各种推理技术，评估部件或系统的剩余使用寿命,预计其未来的健康状态。,应用先进的状态监测和故障诊断技术,不仅可以发现早期故障,避免恶性事故的发生,还可以从根本上解决设备定期维修中的维修不足和过剩维修的问题。,.,11,PHM系统的一个重要功能就是实现最后的“管理”,即在健康评估和故障预测的基础上,结合各种可利用的资源,提供一系列的维修保障决策以实现系统的视情维修。,为达到这一目的,就要建立PHM系统的维修保障决策支持系统。利用该系统进行维修决策的自动生成、维修资源的统一调配以及各相关单位的协同保障等,可极大地提高保障的效率和精确度。建立决策支持系统的主要技术有专家系统、仿真技术和多Agent技术等。,.,12,接口技术部分主要包括人-机接口和机-机接口。1、人-机接口包括状态监测模块的警告信息显示以及健康评估、预测和决策支持模块的数据信息的表示等。2、机-机接口使得上述各模块之间以及PHM系统同其它系统之间的数据信息可以进行传递。,.,13,PHM系统是一个开放式的系统体系结构,其开放性体现在自身的“即插即用”能力,即：一方面可不断更新或加入新的模块;另一方面则具有与其它系统进行信息交换和集成的能力,如与联合分布式信息系统(JDIS)以及其它维修计划系统构成综合自主式保障系统(ALS)。PHM系统中应用的接口技术主要在如下几个方面加以考虑:(1)PHM系统各模块之间;(2)各模块同PHM系统之间;(3)部件级PHM同系统级PHM之间;(4)人-机接口;(5)PHM系统同其它决策支持、计划、库存、自动化以及维修系统的接口。,.,14,PHM系统中采用的各种技术都是已经得到工程验证的