【毕业学位论文】(Word原稿)飞机液压系统磨损综合监控专家系统研究-载运工具运用工程智能诊断与专家系统

中图分类号： 论文编号： 1028707 08科分类号： 082304 密 级：公开 硕士学位论文 飞机液压系统磨损综合监控专家系统 研究 研究生姓名 张强 学科、专业 载运工具运用工程 研究方向 智能诊断与 专家系统 指导教师 陈果 副教授 南京航空航天大学 研究生院 民航学院 二 八 年 三 月 2 of 008 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅 ,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士研究学位论文 I 摘 要 飞机液压系统 是 飞机的重要组成部分 ， 主要是给 飞 机 操纵系统、起落架系统和反推装置等提供操纵动力。 飞机液压系统故障将影响飞机的正常运行，严重时将导致灾难性的飞行事故。因此 ， 及时地 对 飞机 液压系统 的 状态 进行 综合监测 ，对于 正确 作出 维修决策， 防范事故于未然， 适时进行 液压系统的 修理 和维护 具有重要意义 。 但是由于 油样 分析 方法 有 信息种类多 、 信息的表征各异 、 信息的离散性和随机性 、 定量和定性信息交叉 、 信息的冗余性、不确定性、不一致性和不完整性 等 特点 ，难于 通过 单一 方法 确定液 压系统的故障 。 鉴于此， 本文 进行了 飞机液压系统综合监测 专家系统 研究 。 （ 1）阐述了飞机典型的液压系统，包括能源子系统、襟翼收放系统、减速板、货舱门及弹性门等的工作原理； 介绍 了 油样颗粒计数分析 、铁谱分析、光谱分析和理化性能分析 等主要的油样分析方法以及在液压系统污染监控中的应用； （ 2）提出 液压系统综合监测的案例推理方法。专家系统首先通过在各子案例库中搜索得到各子相似度，然后再综合各子相似度，通过计算得到总相似度，最后按总相似度 对相关案例 进行排序，便于维修人员进行决策。 （ 3）提出了 一种飞机液压系统 状态 监控的 多智 体协同诊断方法 ，该方法能够 综合运用各油样分析方法的冗余性和互补性，实现多油样分析方法的综合诊断，有效 地 利用各 种 油 样分析方法的特点和优势 以 提高诊断精度 。 专家系统由污染分析 化分析 谱分析 谱分析 综合诊断合诊断 文根据飞机液压系统诊断的实际情况，给出了各 用具体的油样分析数据进行了验证，表明了多智体协同诊断的有效性。 （ 4） 由于严重磨损趋势具有随时间递增的特点，因此 利用灰色系 统 理论 能够对磨损的发展趋势进行准确预测 。 本文利用 ,1)模型 对飞机液压系统磨损趋势进行 了 预测 分析 ， 并 列举算例进行了验证分析 。 （ 5） 利用 +言 和 000 数据库 开发了飞机液压系统综合监控专家系统 。 构建了系统的整体架构， 实现了多智体协同诊断、案例综合诊断以及灰色预测等功能， 并进行了验证和分析，表明了专家系统的 诊断 有效 性。 关键词： 飞机液压系统；磨损；故障诊断； 综合监控； 专家系统；多智体； 基于案例推理 ； 趋势预测；灰色模型； 飞机液压系统磨损综合监控专家系统研究 is it of of it to it is to of in so as to as it is to of by in an is （ 1） of in （ 2） A of is in it to to it so （ 3） A of is of of of to is of is of In to 京航空航天大学硕士研究学位论文 of of of of （ 4） of of M(1,1) to of to （ 5） In is by +6.0 000of is of of of 飞机液压系统磨损综合监控专家系统研究 录 第一章 绪论 . 1 压系统故障诊断意义 . 1 压系统磨损故障模式及故障原因 . 2 压系统的磨损故障诊断研究现状 . 3 压系统的污染控制现状 . 4 压系统的维护观念的落后 . 4 气体、水等其他污染控制研究重视不足 . 5 染控制和主动维护的专家系统 . 5 机液压系统状态监测与故障诊断所存在的问题 . 6 文研究的内容 . 7 第二章 飞机液压系统介绍 . 8 机液压系统的功能 . 8 源 子系统 . 8 行 子系统 . 10 机起落架收放系统 . 10 轮刹车控制系统 . 14 轮转弯控制系统 . 17 翼收放系统 . 19 速板、货舱门、弹舱门等控制系统 . 22 章小结 . 23 第三章 飞机液压系统磨损监控的油样分析方法 . 24 述 . 24 粒计数分析 . 25 谱分析 . 26 子吸收 /发射光谱 . 26 离子体光谱仪 . 27 荧光光谱仪 . 28 谱分析 . 28 析式铁谱 . 29 读式铁谱仪的组成及工作原理 . 31 化分析 . 32 外光谱分析 . 33 章小结 . 33 第四章 基于案例推理的综合诊断 . 34 例专家系统原理 . 34 机液压系统的案例诊断方法 . 38 南京航空航天大学硕士研究学位论文 V 法介绍 . 38 断流程 . 39 断案例 . 40 章小结 . 41 第五章 飞机液压系统综合监控的多智体协同诊断 . 42 智体方法原理 . 42 机液压系统的多智体协同诊断方法 . 44 断流程 . 44 体诊断规则 . 46 断案例 . 49 章小结 . 52 第六章 飞机液压系统磨损趋势的灰色预测 . 53 述 . 53 M(1,1)趋势预测方法 . 53 据累加处理 . 54 据累减处理 . 55 机液压系统的磨损趋势的灰色预测 . 57 章小结 . 59 第七章 飞机液压系统状态监控专家系统开发 . 60 统简介 . 60 机液压系统监控参数 . 60 统框图 . 61 统功能简介 . 63 统设置模块 . 63 械式学习模块 . 64 例学习模块 . 66 样来源注册模块 . 67 样数据注册模块 . 68 断油样选取模块 . 70 于案例推理诊断模块 . 70 智体协同诊断诊断模块 . 71 势预测验证模块 . 71 章小结 . 73 第八章 结论与展望 . 74 论 . 74 望 . 75 参考文献 . 76 致谢 . 81 飞机液压系统磨损综合监控专家系统研究 读硕士期间所发表的论 文 . 82 南京航空航天大学硕士研究学位论文 表清单 图 2典型能源子系统原理图 . 2简单起落架收放系统 10 图 2协调阀控制程序的起落架收放系统 11 图 2电控起落架收放系统 13 图 2简单的惯性防滑刹车系统原理图 14 图 2电子防滑刹车控制系统 16 图 2电传刹车控制系统 17 图 2机械反馈式前轮转弯控制系统 18 图 2电伺服控制前轮转弯系统 19 图 2终点电门加液压锁控制的襟翼收放系统 . 20 图 2游动式襟翼收放系统 . 21 图 2液压马达控制襟翼收放系统 . 22 图 2二位液压阀控制系统 . 22 图 2三位液电阀控制系统原理图 . 23 图 3 . 28 图 3八类金属磨粒 30 图 3直读式铁谱仪的组成及工作原理 31 图 3沉积管内的磨粒排列 31 图 4工作过程 . 34 图 4 理诊断流程 . 39 图 5多智体系统的多库协同综合诊断模型 44 图 5飞机液压系统的 多智体系统的多库协同综合诊断模型 45 图 5多智体协同诊断流程 50 图 6灰色模型数据处理 55 图 6本实例的趋势预测图 59 图 7飞机液压系统综合监测专家系统界面 60 图 7飞机液压系统状态监控专家系统开发的总流程 . 62 图 7系统设置流程图 63 图 7液压系统摩擦副设置 64 图 7规则机械式学习流程 65 图 7机械式学习界面 65 飞机液压系统磨损综合监控专家系统研究 7案例学习流程 66 图 7案例学习界面 67 图 7油样来源信息注册流程 67 图 7油样来源注册界面 . 68 图 7油样数据信息注册流程 . 68 图 7油样数据注册界面 . 69 图 7诊断油样选取界面 . 69 图 7基于案例诊断界面 . 70 图 7多智体协同诊断界面 . 71 图 7趋势图分析界面 . 72 图 7趋势预测界面 . 73 表 3激光型颗粒计数器的主要技术参数 . 25 表 3一些常用元素光谱辐射的特征波长 26 表 4颗粒计数分析数据 40 表 4理化分析的水分数据 40 表 4铁谱分析数据 40 表 4光谱分析数据 40 表 4颗粒计数分析数据 40 表 4理化分析的水分数据 40 表 4铁谱分析数据 40 表 4光谱分析数据 41 表 4颗粒计数分析的相似度 41 表 4理化分析的相似度 . 41 表 4铁谱分析的相似度 . 41 表 4光谱分析的相似度 . 41 表 4总相似度 . 41 表 5颗粒计数 断规则 46 表 5理化分析 断规则 47 表 5铁谱分析 断规则 47 表 5光谱分析 断规则 48 表 5总控 断规则 48 表 5颗粒计数分析数据 49 表 5理化分析的水分数据 49 表 5铁谱分析数据 49 南京航空航天大学硕士研究学位论文 5光谱分析数据 49 表 5诊断过程中各种分析的诊断所用到的规则 . 51 表 5诊断结论 . 52 表 6光谱分析的实测值 58 表 6原始数据 58 表 6累加生成运算值 58 表 6原始数据模型值与实际值的比较 58 表 6素的光谱分析的预测值 . 59 南京航空航天大学硕士研究学位论文 1 第一章 绪论 压系统故障诊断 意义 随着 科学技术 的不断发展，工业设备也越来越向高、精、尖的方向发展，对各种 设备的工作可靠性提出了更高的要求。液压技术 已成为工业机械、工程建设机械国防尖端产品不可缺少的重要手段 1。 但液压系统在使用过程中，由于机械的自然磨损，以及使用保养不当等原因，会发生各种各样的故障。如何准确、及时地判断故障发生的位置和分析故障产生的原因并给出解决故障的方法，这将关系到设备的停 机 问题 2。 所以 作为液压系统 的 故障分析及处理工作就显得尤其重要。 在液压设备中，机械零部件的磨损是其失效的重要原因 之一。在液压机械设备中，有 75%的故障因油液（包括动力油和润滑油等）污染引起，而污染故障的75%又因固体污染物引起的 3。 液压油中的污染物进入液压泵 /马达摩擦副间隙时，将加剧摩擦副的磨损，缩短泵和马达的使用寿命；严重时将使摩擦副卡死，导致泵和马达失效，甚至会使整台泵和马达报废。污染物会加剧液压缸中活塞和缸体的磨损，使液压油的泄漏量增大，降低液压缸推力；严重时会卡住活塞和活塞杆，使液压缸不动作，影响整个液压系统的工作。污染物会加剧液压阀运动摩擦副的磨损，增大阀芯与阀套的配合间隙，使液压阀性能下降；严重时还会 液压阀卡住，工作失灵；特别是对污染度要求很高的伺服阀，污染物会使伺服阀完全失效 4。 机械摩擦副因各种原因引起的磨损又导致油液污染加剧 ， 影响机械部件的工作性能和寿命。为了寻求解决液压设备零部件的摩擦磨损问题的方法和措施，必须对运行状态下液压设备的磨损状态进行监测分析和故障诊断，主要通过对设备液压油理化性能指标和油中磨损金属颗粒及污染产物的分析，获取设备摩擦副磨损状态信息，及时发现液压设备的磨损故障隐患，达到保证液压设备安全运行的目的 4。 在液压设备中，通过对这些设备摩擦副磨损状态的综合分析，并参考设备 运行工况、设备摩擦副材料、设备现场维修保养记录，可以有效地实现其磨损故障诊断，指出设备