基于故障树的航空活塞发动机故障诊断专家系统研究
基于故障树的航空活塞发动机故障诊断专家系统研究
一、研究背景
航空活塞发动机是常见的动力装置，广泛应用于各类飞行器中。随着发动机工作环境和工作条件的不断复杂化，发动机故障诊断和维修工作变得愈加困难。传统的故障诊断方法通常依赖于专业技术人员的经验和判断，其准确度和效率有限，往往无法满足实际应用的需求。基于故障树的航空活塞发动机故障诊断专家系统的研究和应用具有重要的意义。
二、故障树理论
故障树是一种用于系统安全性分析和故障诊断的分析工具。它将系统的故障与系统组件的故障组合起来，通过逻辑关系对各种故障事件进行分析，找出系统故障发生的原因和可能性，并对系统故障进行定性和定量分析。基于故障树的故障诊断方法具有较强的可靠性和有效性，在航空活塞发动机故障诊断中具有广泛的应用前景。
1. 数据收集与整理
在研究中，首先需要收集和整理航空活塞发动机的故障数据和相关信息，包括发动机的工作参数、故障模式、故障原因和维修记录等。这些信息将为故障诊断专家系统的建立和优化提供重要的数据支持。
2. 故障树建立
在数据收集和整理的基础上，利用故障树理论对航空活塞发动机的故障事件和可能的原因进行分析和整理，建立相应的故障树模型。通过对系统故障事件和故障模式的分解和组合，揭示系统故障事件之间的逻辑关系和影响因素，为故障诊断专家系统的建立奠定基础。
3. 专家系统建立
基于故障树的航空活塞发动机故障诊断专家系统建立包括两个方面的工作，一是建立故障诊断的知识库，主要包括航空活塞发动机的故障模式、故障原因、诊断方法和维修技术等知识信息；二是建立故障诊断的推理引擎，可以根据故障树模型和专家知识对发动机故障进行有效的推理和诊断。通过专家系统的建立和优化，可以提高航空活塞发动机故障诊断的准确度和效率。
四、研究意义和应用前景
基于故障树的航空活塞发动机故障诊断专家系统的研究和应用有着重要的意义和广阔的应用前景。一方面，该系统可以提高航空活塞发动机故障的诊断准确度和效率，减少人为因素对故障诊断的影响，提高系统的安全性和可靠性。该系统还可以为发动机的维护和
维修提供科学的技术支持，提升维护工作的效果和效率，降低航空发动机的维护成本和飞行风险。
基于故障树分析法诊断汽车发动机水温过高的故障
基于故障树分析法诊断汽车发动机水温过高的故障 摘要：发动机作为汽车动力的来源，是汽车的核心部件，要想发动机能稳定的工作就需要给发动机提供一个良好的工作环境，而作为发动机五大系统中的冷却系统就是保障发动机在一个良好的温度环境中，是发动机能维持正常稳定的工作必不可少的。一旦冷却系统出现故障将会导致发动机无法正常工作，甚至有可能会造成整个发动机报废，所以对发动机冷却系统故障的分析诊断是非常有必要的。由于现在的发动机控制系统越来多，其结构也越来越复杂。传统的故障检测方法对于发动机的检测已经显得有些力不从心了，而且效率低下费时费工。随着故障树分析法的发展在汽车领域的运用已经相当广泛，特别针对像发动机这样的复杂系统是非常有效的。因此本文将故障树分析法引入到发动机冷却系统故障中分析诊断与排除中。本文基于故障树分析法的理论对可能造成发动机冷却液温度过高的故障进行分析研究，找出可能造成发动机冷却液温度过高的所有故障模式。 关键词：冷却系统；故障树；故障分析诊断；最小割集
Fault Diagnosis Based on Fault Tree Analysis for Excessive Water Temperature of Automotive Engines Abstract:As the source of automotive power, the engine is the core component of the automobile. To make the engine work stably, it is necessary to provide a good working environment for the engine. As the cooling system in the five major engines of the engine, the engine is guaranteed to be in a good temperature environment. It is essential for the engine to maintain normal stability. Once the cooling system fails, the engine will not work properly, and even the whole engine will be scrapped. Therefore, it is very necessary to analyze and diagnose the failure of the engine cooling system. Due to the increasing number of engine control systems nowadays, their structure is becoming more and more complicated. The traditional fault detection method has become somewhat ineffective for the detection of the engine, and the inefficiency is time-consuming and labor-consuming. With the development of fault tree analysis, the application in the automotive field has become quite extensive, and it is particularly effective for a complex system such as an engine. Therefore, the fault tree analysis method is introduced into the analysis, diagnosis and elimination of engine cooling system faults. Based on the theory of fault tree analysis, this paper analyzes the faults that may cause the engine coolant temperature to be too high, and find out all fault modes that may cause the engine coolant temperature to be too high. Key words：Cooling System; Fault Tree; Fault Analysis and Diagnosis; Minimal Cut Set
故障树分析在故障诊断中的应用概述
设备状态监测与故障诊断作业 标题：故障树分析在故障诊断中的应用概述
故障树分析在故障诊断中的应用概述 摘要:在介绍故障树分析基本理论的基础上，分析和总结了故障树分析方法在故障诊断的应用现状，提出了目前故障树分析的主要发展方向。 关键词：故障树分析，故障诊断，模糊故障树 ABSTRACT:Based on the introduction of the basic theory of fault tree analysis, the present situation of fault tree analysis in fault diagnosis is analyzed and summarized; the main developing direction of fault tree analysis is given. KEYWORDS：fault tree analysis(FTA), fault diagnosis, fuzzy fault tree 前言 故障树分析(Fault Tree Analysis，简称FTA)方法，利用故障树将系统故障原因自顶向下逐级进行分析，估计顶事件的发生概率和底事件重要度，是系统可靠性分析、故障检测与诊断常用的一种分析方法。这种方法通过把系统可能发生或已经发生的事故(即顶事件)作为分析起点，将导致事故的原因事件按因果关系逐层列出，用树形图表示出来，构成一种逻辑模型。找出事件发生的各种可能途径及发生概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策[1]。 故障树分析既可用定性模型也可以用定量模型。故障树的果因关系清晰、形象，对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，因而在各行业故障诊断中得到广泛而重要的应用。 1故障树分析的基本理论 1.1故障树分析的原理及步骤 故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它反映了特征向量与故
航空发动机的故障诊断与健康管理研究
航空发动机的故障诊断与健康管理研究 航空运输一直是人们出行的主要方式之一，而航空发动机作为飞机的“心脏”， 直接关系到飞机的安全性和可靠性。因此，对于航空发动机的故障诊断和健康管理研究具有非常重要的意义。本文将从航空发动机故障的概念和分类、故障诊断技术和发动机健康管理等方面进行介绍和探讨。 一、航空发动机故障的概念和分类 航空发动机故障是指发动机在飞行过程中受到某种因素的影响，使得其不能正 常地运转或无法满足设计要求，从而导致飞行安全隐患或发动机寿命缩短。根据故障的发生原因和性质，可以将航空发动机故障分为以下几类： 1.机械故障：发动机内部或外部部件损坏或失效所引起的故障。 2.电气故障：发动机供电系统或控制系统等电气元件发生故障所引起的故障。 3.燃油故障：燃油系统中的故障，例如燃油泵、喷油器等失效。 4.轴承故障：轴承摩擦或磨损所引起的故障。 5.振动故障：由于机械自身设计或外部因素所引起的振动故障。 6.温度故障：发动机工作温度超限或部件温度失控所引起的故障。 7.其它故障：包括各种未分类的意外或故障。 二、故障诊断技术 航空发动机故障诊断技术主要是通过采集、传输、存储和处理发动机运行数据，进行故障分析和诊断。根据故障诊断技术的不同特点和应用场景，可分为以下几类： 1.传统故障诊断技术：基于经验，结合运行数据和故障历史记录，通过专家系 统或故障树分析等方法，对发动机故障进行判断和预测。
2.模型预测技术：基于数学模型和机器学习算法，利用运行数据和历史数据对发动机状态进行预测和分析。 3.结构健康监测技术：利用各种传感器和监测系统，对发动机结构和材料进行实时监测和分析，以发现隐藏的故障。 4.无人机检测技术：通过搭载传感器和检测设备的无人机，进行发动机外观和内部故障检测和评估。 三、航空发动机健康管理 航空发动机健康管理是指通过对发动机的实时监测和数据分析，预测发动机寿命和预防故障，提高发动机性能和可靠性，延长发动机使用寿命的一项技术。航空发动机健康管理主要包括以下几个方面： 1.实时监测：通过各种传感器和监测设备对发动机进行实时监测，采集运行数据和结构参数。 2.数据存储：对监测数据进行存储和管理，并建立相应的数据库和数据分析系统。 3.故障诊断与预测：根据监测数据以及故障诊断技术对发动机的故障进行预测和分析，提前发现并预防发动机故障。 4.维修管理：根据故障诊断和预测结果，进行相应的维修和保养，延长发动机使用寿命。 航空发动机故障诊断和健康管理技术在航空运输中越来越受到关注和重视。未来，需要不断加强技术研究和创新，提高航空发动机故障预测和诊断的准确性和可靠性，推动航空运输安全和发展。
探析航空发动机常见故障诊断技术
探析航空发动机常见故障诊断技术 摘要：近年来，各行各业的发展迅速，当今社会，飞机在人类生活中占据的地位愈发重要。如何保证飞机的安全性与可靠性，受到了众多科研机构和研究人员的关注。航空发动机作为飞机的核心部件，在运行过程中，其性能受到腐蚀、污垢和异物损坏等诸多物理问题的影响。这将会导致发动机性能恶化和发动机故障。因此，如何保证航空发动机的正常运行显得尤为重要。典型的航空发动机故障主要包括：稳定性故障、气路故障、振动故障、磨损故障、熄火故障、轴承故障、结构疲劳、控制系统故障等，传统的故障检测方法费时费力且耗费巨大。 关键词：航空发动机；常见故障诊断；技术 引言 航空发动机管路连接在发动机各部件、附件之间，并输送燃、滑油、空气等介质，完成发动机运行、操控、冷却等功能。管路受到来自发动机转子、传动附件及液压脉动等因素的激振影响，直接影响到管路系统甚至发动机稳定性及可靠性。早期世界各航空大国研制发动机主要集中在核心机（由压气机、燃烧室和高压涡轮组成）设计制造技术领域，而对外部结构重视不够，导致发动机外部管路断裂、漏油、渗油故障频发。该类问题已经引起世界航空航天科研部门的充分重视，目前，在国外的各种标准规范、结构完整性大纲、设计准则中，对管路明确提出了各种设计、试验和考核的要求。国内在飞机飞行过程中出现的发动机管路恶性故障不是特别多，这主要是由于在发动机研制过程中地面试车较为充分，可以提前暴露并解决一些问题。但是在地面试验考核过程中，由振动诱发的管路故障依然较多，这也直接影响试验考核进度，有时甚至使发动机的研制周期延长。在管路的故障诊断及机理分析方面中国多位研究人员进行了深入研究。 1气路故障原因分析 1.1结冰、结垢
航天器故障检测与诊断技术研究
航天器故障检测与诊断技术研究 近年来，随着航天事业的不断发展，航天器的设计和制造质量越来越高，但是 航天器故障仍然不可避免。航天器的故障可能会导致任务失败、人员伤亡等严重后果。因此，航天器的故障检测与诊断技术研究变得越来越重要。 一、航天器故障类型 航天器故障种类繁多，常见故障包括动力系统故障、控制系统故障、通信系统 故障、数据处理系统故障等。动力系统故障主要体现在发动机、液压系统等方面，控制系统故障主要体现在星敏感器、惯性器等方面，而通信系统故障则包括信道干扰、信噪比不足等问题。 二、航天器故障检测与诊断技术 针对航天器的故障种类繁多，航天器故障检测与诊断技术也呈现多样化趋势。 1.传统技术 传统的航天器故障检测与诊断技术主要是通过工程师手动检查、排除故障。这 种方法耗时、耗力、精度不高，无法跟上航天器制造技术的发展趋势。 2.检测器故障树分析 航天器故障树分析法（FTA）是指将航天器故障拆解成一个个事件，并构造树 形结构描绘故障发生路径，以此寻找潜在的故障源，进行故障诊断的一种方法。 3.基于状态估计的故障检测 基于状态估计的故障检测技术指通过数学建模，将航天器建模为人工智能系统，并结合采集到的实时数据，推断航天器具体的故障类型。 4.基于模型的故障检测
基于模型的故障检测技术是指先将航天器建立数学模型，对模型进行分析和设计，然后将实际的观测结果与模型进行比对，并通过对差异的分析来确定航天器具体的故障类型。 5.基于模型和统计的故障诊断 这种方法是融合基于模型和统计的方法，采用贝叶斯网络、神经网络等组合形式，利用多源数据来识别航天器故障原因，识别效果更加准确。 三、未来趋势 随着航天器技术的不断革新，航天器故障检测与诊断技术也将会不断完善。未来，我们可以预期航天器故障检测与诊断技术将会变得更加智能化、自动化。 1.智能化 未来的航天器故障检测与诊断技术将会引入更多的人工智能元素，采用自学习和自适应技术来提高检测和诊断的准确率和可靠性。 2.自动化 未来的航天器故障检测与诊断技术将采用自主判断，自动处理的方法，将检测和诊断的结果进行汇总和归纳，让人工只需进行有意义的总结和分析，从而提高工作效率。 总之，航天器故障检测与诊断技术是航天事业发展中非常重要的一环。只有通过不断创新和改进技术，才能保证航天工程的顺利进行，使航天器工程的精度和安全性不断提高。
基于故障树的故障诊断
基于故障树的智能故障诊断方法 一．故障树理论基础 故障树分析法(fault tree analysis，FTA)是分析系统可靠性和安全性的一种重要方法，现己广泛应用于故障诊断。基于故障的层次特性，其故障成因和后果的关系往往具有很多层次并形成一连串的因果链，加之一因多果或一果多因的情况就构成故障树。故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它反映了特征向量与故障向量(故障原因)之间的全部逻辑关系。 故障树法对故障源的搜寻直观简单，它是建立在正确故障树结构的基础上的。因此建造正确合理的故障树是诊断的核心与关键。但在实际诊断中这一条件并非都能得到满足，一旦故障树建立不全面或不正确，则此诊断方法将失去作用。二．基于故障树的故障诊断方法 故障树分析法(Fault Tree Analysis，FTA)又叫因果树分析法．它是目前国际上公认的一种简单、有效的可靠性分析和故障诊断方法，是指导系统最优化设计、薄弱环节分析和运行维修的有力工具。 故障树分析法首先要在一定环境与工作条件下，找到一个系统最不希望发生的事件，通常以人们所关心的影响人员、装备使用安全和任务完成的系统故障为分析目标，再按照系统的组成、结构及功能关系，由上而下，逐层分析导致该系统故障发生的所有直接原因，并用一个逻辑门的形式将这些故障和相应的原因事件连接起来，建立分析系统的故障树模型，从而，形象地表达出系统各功能单元故障和系统故障之间的内在逻辑因果关系。这种方法既能分析硬件本身的故障影响，又能分析人为因素、环境以及软件的影响．不仅能对故障产生的原因进行定性分析，找出导致系统故障的原因和原因组合，确定最小割集和最小路集，识别出系统的薄弱环节及所有可能失效模式，还能进行相关评价指标的定量计算。根据各已知单元的故障分布及发生概率，求得单元概率重要度，结构重要度、关键重要度和系统失效概率等定量指标。 将FTA用于系统的故障诊断中，把系统故障作为故障树分析的顶事件，既能通过演绎分析，直接探索出系统的故障所在，指出故障原因和原因组合，帮助
故障树分析及应用综述
故障树分析法及其应用 方玉茹 （上海大学机电工程与自动化学院，上海200072） 摘要：本文研究了故障树分析法(FTA)的基本原理，介绍了从选择顶事件，建立故障树，利用结构函数进行简化，再对故障树模型进行定性和定量分析的具体实施过程。然后展示了FTA目前在各行业故障诊断的应用现状，并结合制粉系统磨煤机故障、外国长壁采煤机系统故障及自身课题研究相关的实例，阐述了FTA在机械故障诊断中的实际应用。最后简单介绍了由故障树形成专家系统知识库的过程。基于故障树的诊断方法有快速、易修改等优点，也存在人为因素大、不能处理模糊概率等缺点，故今后的研究应当尽量改善FTA的缺点使其适用性更强。 关键词：故障树分析法；故障诊断；机械；专家系统 Fault Tree Analysis Method and Application FANG Yu-ru (School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: In this paper, the basic principle of the fault tree analysis (FTA) is studied, and the specific implementation process from selecting top event, establishing the fault tree , simplifying the tree using structure function, to qualitative and quantitative analysis of fault tree model. Then the application status of FTA in fault diagnosis of various industries is shown, and actual application of FTA on mechanical fault diagnosis is expounded with instances of ball pulverizer failure, foreign longwall shearer system failure and program related instances. Finally, a brief introduction to the process of the formation of the expert system knowledge base by the fault tree is given. The diagnosis based on FTA is both quick and easy to modify, etc., but shortcomings are the human factors is big and it can not deal with the fuzzy probability. So future research should try to improve the shortcomings to make it more applicable. Key words: FTA；fault diagnosis；mechanical；expert system 随着科学技术发展，系统的能力和现代化水平日益提高，系统规模越来越大，复杂性也越来越高．这类系统一旦发生故障，便会造成巨大损失。因此，寻求以最低代价和最少时间恢复系统正常工作状态的诊断与维修方案具有重要意义．故障诊断主要研究如何对系统中出现的故障进行检测、分离和辨识，即判断故障是否发生，定位故障发生的部位和确定故障幅值的大小。为指导故障诊断步骤的合理排序，提高故障诊断效率，国内外学者提出了很多有效的理论和方法。故障树分析法通过分析系统的薄弱环节和完成系统的最优化来实现对机械设备故障的预测和诊断，是一种安全性与可靠性分析技术，对于系统故障的预测、预防、分析和控制效果显著。 1故障树分析法简述 1.1定义
航空发动机故障诊断与准确性评估研究
航空发动机故障诊断与准确性评估研究 航空发动机是保障飞行安全的关键部件，然而由于其特殊性和 复杂性，故障诊断和准确性评估一直是航空工程技术研究的难点 之一。本文将从故障诊断和准确性评估两个方面来阐述航空发动 机相关研究。 一、故障诊断 航空发动机故障种类繁多，诊断难度大。如何快速、准确地定 位故障点是航空工程技术研究的核心问题之一。现代航空发动机 故障诊断技术主要包括以下几种： 1、故障代码诊断。发动机控制系统通过对发动机各个部分开 展数码电子监测，能够对故障点进行精确判定。 2、基于故障树方法的诊断。故障树法主要利用“或”关系分析 故障发生的概率与构造故障网络模型，推导出故床的原因。 3、数据融合技术。通过对传感器数据进行采集、处理和分析、并将数据融合起来，利用故障诊断程序对数据进行分析和判断， 从而定位故障。 4、神经网络技术。利用神经元的分布式处理能力，解决了传 统诊断方法不能处理的大量、复杂的数据和故障判断难题。 二、准确性评估
航空发动机的准确性评估则是通过模拟工程实验进行的，模拟实验具有成本低、实验安全、实验可控性强等优点。现代航空工程技术主要采用以下三种方法进行准确性评估： 1、数值模拟法。数值模拟经常运用在发动机燃烧过程、磨损和热应力等数值机械分析领域。 2、风洞实验法。风洞实验是通过实验装置模拟飞行气流场的实验室环境，从而进行航空发动机气动外设实验的方法之一。 3、现场实验法。现场实验法主要通过在现场实际环境下监测航空发动机的运行情况，对发动机进行综合评估。 总的来说，航空发动机故障诊断和准确性评估一直是航空工程技术研究的难点，需要不断进行技术创新和研究发展。只有在不断提高航空发动机故障诊断和准确性评估的技术基础上，才能进一步保障航空安全并促进航空工程技术的快速发展。
基于故障树的故障诊断
基于故障树的故障诊断 故障树分析是一种可靠性工程中常用的一种方法，用于识别和分析故障原因。它可以帮助工程师识别系统发生故障的可能原因，通过构建故障树，分析故障树结构中的故障模式和故障主要原因，确定实际发生故障的根本原因，从而制定优化的维修方案。 故障树分析的基本步骤如下： 1. 确定故障对象和故障目标 首先需要明确故障对象和故障目标，即需要分析和诊断的设备或系统，和对该设备或系统所期望实现的功能要求。 2. 识别顶事件 顶事件是指系统中的故障点，即需要分析和诊断的根本原因。例如：电路短路、机器故障等。 3. 构建故障树 通过逐层分解，将顶事件分解成一个个故障因素，形成故障树的结构。通常采用的是与门、或门、非门等逻辑元件符号，在故障树上构建出故障因素的逻辑关系图。 4. 确定故障树中的故障模式 在故障树结构中发现具有类似的故障因素，通过消融或剖析等手段，确定故障模式。 5. 确定故障树中的故障主要原因 对于故障模式，通过进行合理的归纳和分析，确定故障的主要原因。 6. 制定维修方案 综合分析并确定故障原因后，制定出相应的维修方案，并通过实现该方案，消除故障。 在进行故障树分析时，还需要注意以下几点： 1. 指定适当的重要性指标 在构建故障树时，需要根据实际情况指定一些重要性指标，以帮助分析和评价各个故障因素的重要程度。
2. 建立逻辑关系矩阵 通过逻辑关系矩阵，可以将故障因素和设备之间的逻辑关系完整地表达出来，为故障树的构建提供更加清晰和准确的信息。 3. 进行故障树的验证和修正 在故障树构建完成后，需要对其进行验证和修正，以确保它能够准确地表达故障因素的确切关系，从而减少实施方案的失误。 总之，故障树分析是一种非常有效的故障诊断方法，可帮助工程师迅速定位设备或系统的故障原因，并制定出正确的维修方案，以确保设备或系统能够按照预期功能正常运行。
通用航空飞机动力装置的故障树模型诊断分析
通用航空飞机动力装置的故障树模型诊断分析 飞机发动机是一种将燃料具备的热能转换成机械能的装置，属于热机范畴。只是应用在飞机上，对发动机性能的要求更高，必须满足飞机对发动机严苛工作环境的要求。目前，发动机分为两大类型：航空活塞发动机和航空喷气发动机。本文主要研究的是属于广泛应用在通用航空领域的飞机活塞汽油发动机。 飞机活塞发动机是一种四行程、电火花点火、往复式的汽油内燃机。目前，主要用在轻型低速飞机上。由于飞机发动机的工作对飞机的性能、飞行安全和效益起着决定性作用，而且在通航领域大多数为轻型飞机，操纵的大多是初学者，操纵方法的不恰当容易对发动机造成损伤。所以飞机活塞发动机应满足的基本性能要求：充足功率、较低的燃油消耗率、较小的尺寸、可靠的性能、较长的使用寿命、简单的维护方式等。 1 飞机活塞发动机的基本组成 装有活塞式汽油发动机的飞机，起飞的动力是由螺旋桨提供的，所以飞机的推进装置是螺旋桨。发动机和螺旋桨就组成了整个飞机的动力装置。本文里着重介绍航空飞机活塞发动机的典型故障。航空活塞发动机是由一部分主要部件加上各个分管工作系统合起来组成的。 1.1 发动机的主要部件 飞机活塞发动机的主要内部件有活塞体、连杆、机匣、气门机构、曲轴、气缸本体等。 气缸：气缸是提供给燃料进行燃烧并将产生的化学能转变为机械能的地方。 活塞：活塞在气缸内部作直线往复运动，来实现了能量的转换。活塞体上环绕着两圈刮油环和一圈挡油环，油环和活塞组成一体来避免机匣内的润滑油在活塞运动时流往气缸的燃烧室里面去。 连杆：杆连接曲轴与活塞，传递能量。将活塞在气缸内做的往复
直线运动转变为曲轴的旋转圆周运动，并带动齿轮使磁电机转动产生高压电传递给电嘴生成电火花点燃气缸内的混合气，完成整个循环。连杆是受力件，由连合金钢制成。 曲轴：曲轴由连杆将活塞往复直线运动转变为旋转的圆周运动，从而带动螺旋桨和磁电机。曲轴也是受力件。 气门：气门分为进气门和排气门，有效的控制进、排气门的开关才能保证准时的将雾化好的燃油混合气送达到气缸内并准时的将燃烧后的废气排出气缸外。并且气门设计为早开晚关的形式来让燃料更充分地燃烧，废气更完全的排出，从而提高整个发动机的效率和经济性，气门是连同推杆套、摇臂、推杆、气门弹簧等一起组成气门机构的一部分。 机匣：相当于是一台发动机的身体，用来安装每个气缸和各种部附件，承载曲轴和传递拉力，将发动机上所有的部附件组合起来，组成一个完整的发动机，并且还为润滑油提供储存场所的地方。机匣使用耐高温的高强度铝合金或铝镁合金制成。 1.2 飞机活塞发动机的各个工作系统 要让发动机能够正常工作，除了上面提到的主要部件外，还需要依靠飞机发动机上面的各种工作系统。 飞机燃油系统：燃油系统功能主要是存放足量的航空燃油并在飞行状态中向所需要的系统提供连续的、适量的、雾化好的、干净的飞机发动机燃料。 点火控制系统：要使发动机产生动力，首先需要使气缸内雾化的混合气被点燃。现代飞机活塞式汽油发动机点火所使用的汽油燃料主要是航空汽油，点火的方式一般是电嘴点火。目前飞机活塞式汽油发动机都主要是通过利用高壓电火花来对气缸内的汽油混合气点火。由于每一次启动都需要点一次火，因此，点火控制系统的启动稳定性将直接影响发动机的工作功率、经济性和可靠性，关系着飞机发动机的稳定性和启动工作是否成功。点火控制系统对于现代活塞式汽油发动机的使用具有十分重要的技术指导意义。
基于故障树的机车系统级故障诊断技术研究
基于故障树的机车系统级故障诊断技术研究 满中国 【摘要】随着我国列车技术突飞猛进的发展，车栽设备的复杂性和相互之间的耦合关系也日趋复杂，对于故障诊断提出了更高的要求，以往针对单一设备的故障诊断已无法很好满足需求。因此，需要从整车的层面上，对列车的运行状态进行实时监控。本文在分析电力机车整车故障状态特点的基础上，结合诊断技术与专家系统理论，以电力机车整车故障诊断为目标，针对专家知识获取困难，规则搜索匹配效率低等问题，深入研究电力机车故障诊断的知识库、知识表示及推理机，设计了基于故障树和规则的电力机车故障诊断专家系统。 【期刊名称】《企业技术开发：下旬刊》 【年(卷),期】2016(035)007 【总页数】4页(P22-24,45) 【关键词】故障树;专家系统．电力机车 【作者】满中国 【作者单位】三一集团有限公司上海分公司,上海215300 【正文语种】中文 【中图分类】TP274 随着列车运行速度不断提高，列车运行安全不仅是铁路工作者、科研人员所关注的问题，也是所有普通民众所关注的问题。任何设备都可能产生故障，单凭技术人员的感觉来检测难以满足现代故障诊断要求。本文基于现代检测技术、专家系统以及
智能故障诊断技术，构建了电力机车故障诊断专家系统，实现对电力机车故障进行及时有效诊断，并给出故障处理意见，减小故障损失[1]。 1.1 基本框架 故障树分析以前主要应用于分析系统故障原因，计算系统的可靠度，以优化系统设计，因此，在系统可靠性分析与设计中得到广泛应用。近年来，利用故障树模型进行故障源搜寻的研究引起了极大关注。 由于故障树易于分析事件，而基于规则的专家系统匹配推理直观速快，因此，本文提出了以故障树来分析和获取知识，以规则匹配来进行推理的诊断专家系统，其结构如图1所示。 1.2 知识库规则的获取 然后通过寻找对象故障树的所有最小割集，将故障树的每一个最小割集转换为知识库中的一条规则，其基本步骤，如图2所示。 求出故障树最小割集是获取专家系统规则的关键所在。常用由上而下的故障树搜寻法求解故障树最小割集，采取从上到下遇到“与门”就将“与门”下面所有的输入事件排成一行，遇到“或门”就把“或门”下面所有输入事件排成一排，依此类推，直到不能分解。以牵引电机电流不平衡故障树为例来说明相应知识库规则的获取。电流不平衡故障树如图3所示，其编码简化形式，如图4所示。 首先按自上而下搜索法，获取故障树的全部最小割集为： 可以看出，由于在故障树中，节点之间都是或逻辑关系，所以每一个叶子节点都构成一个最小割集，共11个。因此可得牵引电机电流不平衡专家规则共11条： 通过同样的方法，可获取电力机车其他故障专家规则，并保存在规则表中，供故障诊断推理机利用。 2.1 知识的表示 因为电力机车故障的诊断知识适合采用基于产生式规则的形式来表示；此外，由于
基于聚类分析的航空装备故障诊断方法研究
基于聚类分析的航空装备故障诊断方法 研究 随着飞机各系统综合化水平的提高，各航空机载设备之间相互交联复杂程度 增加，航空装备在日常训练维护中会产生大量的外场故障信息。对于广大机务人 员来说，如何迅速定位故障位置并解决故障，成为一大难题。除此之外，在飞机 大修或航空装备维修方面，工程师需要对飞机或装备进行质量评估，在此过程中 不仅要排除已有故障，还要根据装备现有状态进行故障预测。 目前在实际的航空装备维护及修理领域，多依赖于工程师个人经验或单一专 家的技术水平，这种方式效率较低，且不具有继承性。近年来航空设备采购和使 用量大，在多年的使用过程中，形成了海量航空设备故障数据，如何有效利用这 些已有的故障数据，对其有效信息进行大数据挖掘，提炼总结规律，对认识故障、识别故障、预防故障和解决故障有很大帮助。本文的目的在于建立一个航空装备 故障诊断模型，将不同专业的问题进行归类，实现快速定位轻微、中等设备故障，并对重大故障进行参考。 1概述 目前常见的智能故障诊断方法包括：故障树诊断法、基于贝叶斯网络、基于 模糊理论、基于人工神经网络、基于专家系统的故障诊断等等，以上方法在飞机 或航空装备故障诊断中各有优劣。数据挖掘是建立在近十年来兴起的以“大数据”、“人工智能”、“深度学习”等为主要特征基础上的成熟技术，在各新兴 产业中发挥了重要作用，但是将文本型数据挖掘技术应用到航空装备中较为少见。本文的目的在于，使用文本挖掘技术建立航空装备故障诊断模型。
基于航空装备外场故障数据库建立了故障预测模型，主要包含3个过程：文本数据的特征提取、文本聚类算法的选择、文本聚类算法的可信度评 估。 文本挖掘的核心是文本聚类算法。聚类分析（cluster analysis）是指依据数据的不同特征，将其划分为不同的数据类，相同类内部的元素尽量相似，不同类之间的元素尽量不相似。这些不同的类又称为簇（cluster）。文本聚类（document clustering）则是对文本内容进行的聚类，广泛应用于模式识别和大数据挖掘等领域。 2航空装备故障诊断模型的建立 2.1故障文本预处理 第一步，文本预处理将对文本进行分词和去停用词等处理。 对于中文文本而言，文本预处理包含分词、去标点符号、去停用词、词性标注等步骤，是一项重要的基础型工作。 中文分词是将完整的汉字序列切分成一个一个单独的词。分词就是将连续的字序列按照一定的规范重新组合成词序列的过程。 词性标注将分词结果中的每个单词标注一个正确词性的程序,也即确定每个词是名词、动词、形容词或其他词性的过程。 停用词（stop words）是指出现频次高、没有实际含义的词，如“的、是、 太”等等，停用词数量大、文本信息小，还会对正常词的提取和处理起抑制作用，由此需使用中文停用词表对停用词进行处理。 2.2故障文本表示
故障树与推理汽车故障诊断系统的设计研究
故障树与推理汽车故障诊断系统的设计研究 故障树与推理汽车故障诊断系统的设计，对于快速确定汽车故障并给出维修意见等，具有非常重要的作用。文章主要以设计汽车故障诊断系统为前提，着重分析了系统设计的步骤与流程，希望能够为有关维修人员与企业提供参考。 标签：故障树；推理汽车故障诊断系统；设计；汽车维修 因为电子技术近年来已经在汽车领域内得到了普遍运用，针对维修技术人员也有了更为专业的要求。为了适应国内外汽车市场的发展进程，设计一个能够推理汽车故障的故障树系统，以此早日实现现代化汽车故障维修。然而通过故障树对汽车进行诊断这一方法，当前阶段的市场中一直没有得到普及，所以文章主要针对这一问题，提出了几点建议，为汽车故障的推理与维修提供了支持。 1 推理汽车故障诊断系统结构 该系统是建立在相关原则上所形成的一种生产式系统，对该系统进行开发与设计时，需要采用基于数据库载体的结构模型，并且使用非逻辑高级语言C++结构推理机[1]。以往专家系统的主要结构中涵盖了以下几个部分，即知识库、中间数据库、推理机以及学习器等。其中学习器主要是负责获取知识，存在于故障树数据库、数据库等部位，数据库放置故障事实概念与相关说明，而规则前件与后件数据库主要是存放规则之用，故障树数据库中则是故障树知识。推理机通过以上所有数据库中的知识完成推理工作，并对推理路径进行记录。解释器通过对推理路径的追踪、设计解释数据库并且按照用户提问进行解释，从而完成对汽车故障的推理。 2 汽车故障诊断推理与控制对策 2.1 汽车故障诊断控制 对汽车故障进行诊断控制，其实也就是在故障事件的基础上对其进行事先的深入检索，一旦检索到故障之后，根据检索到故障的故障码，按照次序启动相应的故障框架，最后将故障源进行定位，使其成为总成框架，将该总成框架中诊断规则库框架进行启动，通过故障树进行推理，从而明确故障源以及排除故障的优先顺序，按照推理和诊断结果启动对应的对策库框架，为其制定有效的解决策略。 2.2 汽车故障診断推理 对汽车故障进行诊断推理，主要场所为总成框架，推理工作的进行也是以故障树为前提进行的。以故障树为前提的推理，也就是将故障树中积累的异常结点事件作为推理开始点，再通过正常结点将所有的假设排除。必然故障源中所汇集的全部元素都可以被认定为系统故障源，可能故障源内所汇集的全部元素也就是带有可能性的故障源[2]。一般这种在故障树基础上实现故障传播的有向图推理，
基于故障树的柴油发动机故障分析
目录 摘要................................................................... I ABSTRACT ................................................................ I I 第1章绪论.. (1) 1.1课题研究的背景 (1) 1.2本课题国内外研究概况 (2) 1.2.1国内汽车诊断技术的发展概况 (2) 1.2.2国外汽车诊断技术的发展概况 (3) 1.3故障树分析法的发展和研究现状 (4) 1.4 论文的研究内容及主要意义 (5) 1.4.1论文的研究内容 (6) 1.4.2论文研究的主要意义 (6) 1.5 本章小结 (6) 第2章故障树分析法 (8) 2.1 故障树分析法概述 (8) 2.2 故障树的建立 (9) 2.2.1方法步骤 (9) 2.2.2 FTA的符号及其运算 (10) 2.2.3故障树分析的基本程序 (15) 2.2.4 故障树建树及原则 (16) 2.3故障树的定量及定性分析 (18) 2.3.1故障树的定量分析 (18) 2.3.2故障树定性分析方法 (20) 2.4故障树应用实例分析 (22) 2.5 本章小结 (24) 第3章汽车柴油发动机的常见故障分析 (25) 3.1柴油发动机基本构造及其故障成因分析 (25) 3.2 汽车柴油发动机常见故障及原因分析 (30) 3.2.1柴油机飞年 (30) 3.2.2柴油机常见异响噪声类型和原因 (31) 3.2.3柴油机起动困难 (31)
3.2.4油耗过大 (32) 3.2.5柴油机功率不足 (33) 3.3 本章小结 (33) 第4章基于故障树的柴油发动机故障分析 (35) 4.1柴油发动机故障树分析 (35) 4.1.1 主要故障分析 (35) 4.1.2 故障树建立 (37) 4.1.3 故障树分析 (38) 4.2 发动机启动困难的故障树分析 (38) 4.2.1 发动机启动困难的主要原因 (38) 4.2.2 故障树建立 (39) 4.2.3 定性分析 (40) 4.2.4 定量分析 (42) 4.3 本章小结 (43) 结论 (44) 论文小结............................................................ - 45 - 致谢. (46) 参考文献 (47)
航空发动机振动故障诊断技术及发展趋势
航空发动机是结构紧凑的高速旋转机械，在运行过程中经常会出现振动方面的故障。发展综合振动故障诊断技术，开展振动故障机理研究，是解决航空发动机振动故障的有效途径。 振动是航空发动机的一个重要监控参数，发动机在进行试验时，需要解决各种振动问题。发动机振动之所以特别重要，是因为振动直接影响发动机的正常工作和寿命，如果发动机出现振动异常而不及时加以检查排除，就有可能造成严重的后果。因此，航空发动机振动故障诊断一直都是航空发动机试验测试中的一个重要研究课题。 典型的发动机振动故障 航空发动机的振动故障具有复杂性和随机性，引起发动机振动故障的原因多种多样，其振动故障现象各不相同，典型的航空发动机振动故障及其特征简要归纳见表1。 表1 典型航空发动机振动故障原因及振动特征
发动机振动测量 建立满足测试目的和要求的振动测量系统、选择相应的振动测量方法是开展振动故障诊断的重要基础。 振动测量系统 振动测量系统包含测振托架、振动传感器、传输电缆、信号适调器、数据记录（存储）、分析仪和以计算机为中心的数据处理系统等部分。测量时应合理布置振动监测点，选取并正确安装满足要求的振动传感器，选用符合要求的电缆并合理固定，确保绝缘性和屏蔽性，保证信号有效传输，避免干扰和失真。目前，在航空发动机振动测量中，广泛采用的振动传感器是压电式加速度计，该类传感器具有频响范围较宽、体积较小、使用寿命较长等优点。 振动测量方法 航空发动机振动测量分为静态和动态两种。静态测量是在研制过程中为了获取发动机的静态振动特性和结构模型参数，采用加激励的方法进行测量。动态测量是在发动机运转情况下进行的，用于实时监测发动机工作状态、诊断振动故障。 目前，航空发动机整机振动测量时，均采用振动位移、振动速度或振动加速度作为显示参数和限制参数。一般说来，对于较低频率振动用振动位移进行显示和限制；对于中等频率振动用振动速度进行显示和限制；而较高频率振动则用振
310组一种基于故障树的自动驾驶仪故障诊断专家系统设计
! 88! ∀测控技术 #2010年第 29卷第 10期 一种基于故障树的自动驾驶仪故障诊断专家系统设计 张竞凯, 章卫国, 刘小雄, 朱江乐 (西北工业大学 自动化 学院,陕西 西安 710072) 摘要: 根据自动驾驶仪系统故障知识特点, 设计了一种基于故障树的推理机制对系统进行故障诊断。建 立了某飞机自动驾驶仪故障树, 设计了针对故障树数据库的先序遍历推理机和解释机制, 进行合乎故障 树模型的树关联知识获取, 结合相应的维护修理知识和 B IT 检测结果, 完成专家系统的知识更新和对系 统的故障诊断。初步实验结果表明, 故障诊断准确, 该专家系统具有一定的实用性和扩展性。 关键词: 自动驾驶仪; 故障树; 专家系统; 推理机 中图分类号: TP182 文献标识码: A 文章编号: 1000- 8829( 2010) 10- 0088- 05 D esign of a Fau lt Tree Ba sed Expert System fo r F ligh t Con tro l Sy stem D iagnosis ZHANG Jing ka , ZHANG W e i guo, LIU X iao x iong, ZHU Jiang le (Schoo l of A utom a t ion, N orthw este rn P o lytechn ica lU n iversity, X i an 710072, China) Abstract A ccording to the characterist ics of fault inform a tion abou t equ ipm ents u tilized in flight contro l sys tem s, an expert system based on fault tree reason ing is designed for fault d iagnosis o f those equ ipm ents. A rea soning m achine based on preorder traversal is developed to access the database of fault trees. The log ic o f diag nosis is clarified by a g iven expla in ing m achine. T he expert know ledge w ill be updated by know ledge acqu isi t ion corresponding to spec if ic trees. T he results show the practicability and expandability of this system. K ey w ord s: autop ilots; fau lt tree; expert system; reasoning m achine 自动驾驶仪是涵盖了许多子系统的集成系统, 涉 互, 用户须确认中间现象1 。有些对故障知识进行了 及部件种类较多, 故障因果关系复杂, 针对该系统的诊 基于故障原理细化, 但是用户须通过指向特定子树以 断方法在其维护修理时的需求较高。 确认推理流程来进行诊断 2 。许多故障数据 库的建 随着机内检测 ( BIT ) 技术的完善, 越来越多的自 立在地面测试中获得 3 , 并没有和实际飞行数据以及 动驾驶仪系统可得到自检测。然而, 许多被 B IT 技术 飞行员操纵信息结合, 因此影响了专家系统工作内存 检测到的故障事件看似孤立, 但在特定的模型框架中 ( work ing m em ory)的真实性, 导致虚警或误报。 是有关联的。因此建立一个良好的故障模型和推理方 针对上述问题, 本文根据自动驾驶仪故障知识的 法将提高故障诊断的效率和准确性。 特点, 由不同层级故障事件进行合乎故障树模型的树 作为定性故障模型, 故障树方法对于飞控系统较 关联知识获取, 从而完成专家系统维护; 结合相应的维 为有效4 。然而当前 有些基于故障树的专家 系统缺 护修理知识以及飞行参数和 B IT 检测结果, 提出了基 乏自动化手段, 通常是用户按照相应测试步骤, 经专家 于树结构的故障树数据库设计及其有限遍历推理机; 系统进行试探性诊断。比如有些故障树诊断系统虽然 通过故障树的推理机制来实现对该类系统的 故障诊 对故障对象建立了完备的故障树, 但过于依赖人机交 断, 并设计了相应的解释方法; 最后通过实例验证该系 统的实用性和可扩展性。 作者简介: 张竞凯 ( 1981 ),男, 河北泊头人, 博士,主 要研究方 1 自动驾驶仪故障树拓扑结构 工学博士, 主要研究方向为飞行控制与仿 真、容 错控制、智能计 算等; 朱江乐 ( 1982 ),男, 安徽蚌埠人,博 士,主要研 究方向为 及其相关数据连线进行故障诊断。 [ 3] [4] 收稿日期: 2010- 03- 28 向为 飞 行 控 制 系 统 故 障 诊 断 及 其 专 家 系 统 技 术; 章 卫 国 自动驾驶仪部件按照更换可行性分为外场可更换 ( 1956 ), 男,安徽南陵人, 教授,博士生导 师,主要研 究方向为 组件 ( LRU )和内场可更换组件 ( SRU ), 针对这两种组 先进飞行控制和智 能控 制;刘 小雄 ( 1973 ), 男, 陕 西周至 人, 件的诊断和维修要求不尽相同。本文主要针对 LRU