【畢業(yè)學位論文】(Word原稿)飛機液壓系統(tǒng)磨損綜合監(jiān)控專家系統(tǒng)研究-載運工具運用工程智能診斷與專家系統(tǒng)

中圖分類號： 論文編號： 1028707 08科分類號： 082304 密 級：公開 碩士學位論文 飛機液壓系統(tǒng)磨損綜合監(jiān)控專家系統(tǒng) 研究 研究生姓名 張強 學科、專業(yè) 載運工具運用工程 研究方向 智能診斷與 專家系統(tǒng) 指導教師 陳果 副教授 南京航空航天大學 研究生院 民航學院 二 八 年 三 月 2 of 008 承諾書 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 本人授權(quán)南京航空航天大學可以有權(quán)保留送交論文的復印件，允許論文被查閱和借閱 ,可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。 作者簽名： 日 期： 南京航空航天大學碩士研究學位論文 I 摘 要 飛機液壓系統(tǒng) 是 飛機的重要組成部分 ， 主要是給 飛 機 操縱系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)和反推裝置等提供操縱動力。 飛機液壓系統(tǒng)故障將影響飛機的正常運行，嚴重時將導致災難性的飛行事故。因此 ， 及時地 對 飛機 液壓系統(tǒng) 的 狀態(tài) 進行 綜合監(jiān)測 ，對于 正確 作出 維修決策， 防范事故于未然， 適時進行 液壓系統(tǒng)的 修理 和維護 具有重要意義 。 但是由于 油樣 分析 方法 有 信息種類多 、 信息的表征各異 、 信息的離散性和隨機性 、 定量和定性信息交叉 、 信息的冗余性、不確定性、不一致性和不完整性 等 特點 ，難于 通過 單一 方法 確定液 壓系統(tǒng)的故障 。 鑒于此， 本文 進行了 飛機液壓系統(tǒng)綜合監(jiān)測 專家系統(tǒng) 研究 。 （ 1）闡述了飛機典型的液壓系統(tǒng)，包括能源子系統(tǒng)、襟翼收放系統(tǒng)、減速板、貨艙門及彈性門等的工作原理； 介紹 了 油樣顆粒計數(shù)分析 、鐵譜分析、光譜分析和理化性能分析 等主要的油樣分析方法以及在液壓系統(tǒng)污染監(jiān)控中的應用； （ 2）提出 液壓系統(tǒng)綜合監(jiān)測的案例推理方法。專家系統(tǒng)首先通過在各子案例庫中搜索得到各子相似度，然后再綜合各子相似度，通過計算得到總相似度，最后按總相似度 對相關(guān)案例 進行排序，便于維修人員進行決策。 （ 3）提出了 一種飛機液壓系統(tǒng) 狀態(tài) 監(jiān)控的 多智 體協(xié)同診斷方法 ，該方法能夠 綜合運用各油樣分析方法的冗余性和互補性，實現(xiàn)多油樣分析方法的綜合診斷，有效 地 利用各 種 油 樣分析方法的特點和優(yōu)勢 以 提高診斷精度 。 專家系統(tǒng)由污染分析 化分析 譜分析 譜分析 綜合診斷合診斷 文根據(jù)飛機液壓系統(tǒng)診斷的實際情況，給出了各 用具體的油樣分析數(shù)據(jù)進行了驗證，表明了多智體協(xié)同診斷的有效性。 （ 4） 由于嚴重磨損趨勢具有隨時間遞增的特點，因此 利用灰色系 統(tǒng) 理論 能夠?qū)δp的發(fā)展趨勢進行準確預測 。 本文利用 ,1)模型 對飛機液壓系統(tǒng)磨損趨勢進行 了 預測 分析 ， 并 列舉算例進行了驗證分析 。 （ 5） 利用 +言 和 000 數(shù)據(jù)庫 開發(fā)了飛機液壓系統(tǒng)綜合監(jiān)控專家系統(tǒng) 。 構(gòu)建了系統(tǒng)的整體架構(gòu)， 實現(xiàn)了多智體協(xié)同診斷、案例綜合診斷以及灰色預測等功能， 并進行了驗證和分析，表明了專家系統(tǒng)的 診斷 有效 性。 關(guān)鍵詞： 飛機液壓系統(tǒng)；磨損；故障診斷； 綜合監(jiān)控； 專家系統(tǒng)；多智體； 基于案例推理 ； 趨勢預測；灰色模型； 飛機液壓系統(tǒng)磨損綜合監(jiān)控專家系統(tǒng)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 京航空航天大學碩士研究學位論文 of of of of （ 4） of of M(1,1) to of to （ 5） In is by +6.0 000of is of of of 飛機液壓系統(tǒng)磨損綜合監(jiān)控專家系統(tǒng)研究 錄 第一章 緒論 . 1 壓系統(tǒng)故障診斷意義 . 1 壓系統(tǒng)磨損故障模式及故障原因 . 2 壓系統(tǒng)的磨損故障診斷研究現(xiàn)狀 . 3 壓系統(tǒng)的污染控制現(xiàn)狀 . 4 壓系統(tǒng)的維護觀念的落后 . 4 氣體、水等其他污染控制研究重視不足 . 5 染控制和主動維護的專家系統(tǒng) . 5 機液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷所存在的問題 . 6 文研究的內(nèi)容 . 7 第二章 飛機液壓系統(tǒng)介紹 . 8 機液壓系統(tǒng)的功能 . 8 源 子系統(tǒng) . 8 行 子系統(tǒng) . 10 機起落架收放系統(tǒng) . 10 輪剎車控制系統(tǒng) . 14 輪轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng) . 17 翼收放系統(tǒng) . 19 速板、貨艙門、彈艙門等控制系統(tǒng) . 22 章小結(jié) . 23 第三章 飛機液壓系統(tǒng)磨損監(jiān)控的油樣分析方法 . 24 述 . 24 粒計數(shù)分析 . 25 譜分析 . 26 子吸收 /發(fā)射光譜 . 26 離子體光譜儀 . 27 熒光光譜儀 . 28 譜分析 . 28 析式鐵譜 . 29 讀式鐵譜儀的組成及工作原理 . 31 化分析 . 32 外光譜分析 . 33 章小結(jié) . 33 第四章 基于案例推理的綜合診斷 . 34 例專家系統(tǒng)原理 . 34 機液壓系統(tǒng)的案例診斷方法 . 38 南京航空航天大學碩士研究學位論文 V 法介紹 . 38 斷流程 . 39 斷案例 . 40 章小結(jié) . 41 第五章 飛機液壓系統(tǒng)綜合監(jiān)控的多智體協(xié)同診斷 . 42 智體方法原理 . 42 機液壓系統(tǒng)的多智體協(xié)同診斷方法 . 44 斷流程 . 44 體診斷規(guī)則 . 46 斷案例 . 49 章小結(jié) . 52 第六章 飛機液壓系統(tǒng)磨損趨勢的灰色預測 . 53 述 . 53 M(1,1)趨勢預測方法 . 53 據(jù)累加處理 . 54 據(jù)累減處理 . 55 機液壓系統(tǒng)的磨損趨勢的灰色預測 . 57 章小結(jié) . 59 第七章 飛機液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控專家系統(tǒng)開發(fā) . 60 統(tǒng)簡介 . 60 機液壓系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù) . 60 統(tǒng)框圖 . 61 統(tǒng)功能簡介 . 63 統(tǒng)設置模塊 . 63 械式學習模塊 . 64 例學習模塊 . 66 樣來源注冊模塊 . 67 樣數(shù)據(jù)注冊模塊 . 68 斷油樣選取模塊 . 70 于案例推理診斷模塊 . 70 智體協(xié)同診斷診斷模塊 . 71 勢預測驗證模塊 . 71 章小結(jié) . 73 第八章 結(jié)論與展望 . 74 論 . 74 望 . 75 參考文獻 . 76 致謝 . 81 飛機液壓系統(tǒng)磨損綜合監(jiān)控專家系統(tǒng)研究 讀碩士期間所發(fā)表的論 文 . 82 南京航空航天大學碩士研究學位論文 表清單 圖 2典型能源子系統(tǒng)原理圖 . 2簡單起落架收放系統(tǒng) 10 圖 2協(xié)調(diào)閥控制程序的起落架收放系統(tǒng) 11 圖 2電控起落架收放系統(tǒng) 13 圖 2簡單的慣性防滑剎車系統(tǒng)原理圖 14 圖 2電子防滑剎車控制系統(tǒng) 16 圖 2電傳剎車控制系統(tǒng) 17 圖 2機械反饋式前輪轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng) 18 圖 2電伺服控制前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng) 19 圖 2終點電門加液壓鎖控制的襟翼收放系統(tǒng) . 20 圖 2游動式襟翼收放系統(tǒng) . 21 圖 2液壓馬達控制襟翼收放系統(tǒng) . 22 圖 2二位液壓閥控制系統(tǒng) . 22 圖 2三位液電閥控制系統(tǒng)原理圖 . 23 圖 3 . 28 圖 3八類金屬磨粒 30 圖 3直讀式鐵譜儀的組成及工作原理 31 圖 3沉積管內(nèi)的磨粒排列 31 圖 4工作過程 . 34 圖 4 理診斷流程 . 39 圖 5多智體系統(tǒng)的多庫協(xié)同綜合診斷模型 44 圖 5飛機液壓系統(tǒng)的 多智體系統(tǒng)的多庫協(xié)同綜合診斷模型 45 圖 5多智體協(xié)同診斷流程 50 圖 6灰色模型數(shù)據(jù)處理 55 圖 6本實例的趨勢預測圖 59 圖 7飛機液壓系統(tǒng)綜合監(jiān)測專家系統(tǒng)界面 60 圖 7飛機液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控專家系統(tǒng)開發(fā)的總流程 . 62 圖 7系統(tǒng)設置流程圖 63 圖 7液壓系統(tǒng)摩擦副設置 64 圖 7規(guī)則機械式學習流程 65 圖 7機械式學習界面 65 飛機液壓系統(tǒng)磨損綜合監(jiān)控專家系統(tǒng)研究 7案例學習流程 66 圖 7案例學習界面 67 圖 7油樣來源信息注冊流程 67 圖 7油樣來源注冊界面 . 68 圖 7油樣數(shù)據(jù)信息注冊流程 . 68 圖 7油樣數(shù)據(jù)注冊界面 . 69 圖 7診斷油樣選取界面 . 69 圖 7基于案例診斷界面 . 70 圖 7多智體協(xié)同診斷界面 . 71 圖 7趨勢圖分析界面 . 72 圖 7趨勢預測界面 . 73 表 3激光型顆粒計數(shù)器的主要技術(shù)參數(shù) . 25 表 3一些常用元素光譜輻射的特征波長 26 表 4顆粒計數(shù)分析數(shù)據(jù) 40 表 4理化分析的水分數(shù)據(jù) 40 表 4鐵譜分析數(shù)據(jù) 40 表 4光譜分析數(shù)據(jù) 40 表 4顆粒計數(shù)分析數(shù)據(jù) 40 表 4理化分析的水分數(shù)據(jù) 40 表 4鐵譜分析數(shù)據(jù) 40 表 4光譜分析數(shù)據(jù) 41 表 4顆粒計數(shù)分析的相似度 41 表 4理化分析的相似度 . 41 表 4鐵譜分析的相似度 . 41 表 4光譜分析的相似度 . 41 表 4總相似度 . 41 表 5顆粒計數(shù) 斷規(guī)則 46 表 5理化分析 斷規(guī)則 47 表 5鐵譜分析 斷規(guī)則 47 表 5光譜分析 斷規(guī)則 48 表 5總控 斷規(guī)則 48 表 5顆粒計數(shù)分析數(shù)據(jù) 49 表 5理化分析的水分數(shù)據(jù) 49 表 5鐵譜分析數(shù)據(jù) 49 南京航空航天大學碩士研究學位論文 5光譜分析數(shù)據(jù) 49 表 5診斷過程中各種分析的診斷所用到的規(guī)則 . 51 表 5診斷結(jié)論 . 52 表 6光譜分析的實測值 58 表 6原始數(shù)據(jù) 58 表 6累加生成運算值 58 表 6原始數(shù)據(jù)模型值與實際值的比較 58 表 6素的光譜分析的預測值 . 59 南京航空航天大學碩士研究學位論文 1 第一章 緒論 壓系統(tǒng)故障診斷 意義 隨著 科學技術(shù) 的不斷發(fā)展，工業(yè)設備也越來越向高、精、尖的方向發(fā)展，對各種 設備的工作可靠性提出了更高的要求。液壓技術(shù) 已成為工業(yè)機械、工程建設機械國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要手段 1。 但液壓系統(tǒng)在使用過程中，由于機械的自然磨損，以及使用保養(yǎng)不當?shù)仍?，會發(fā)生各種各樣的故障。如何準確、及時地判斷故障發(fā)生的位置和分析故障產(chǎn)生的原因并給出解決故障的方法，這將關(guān)系到設備的停 機 問題 2。 所以 作為液壓系統(tǒng) 的 故障分析及處理工作就顯得尤其重要。 在液壓設備中，機械零部件的磨損是其失效的重要原因 之一。在液壓機械設備中，有 75%的故障因油液（包括動力油和潤滑油等）污染引起，而污染故障的75%又因固體污染物引起的 3。 液壓油中的污染物進入液壓泵 /馬達摩擦副間隙時，將加劇摩擦副的磨損，縮短泵和馬達的使用壽命；嚴重時將使摩擦副卡死，導致泵和馬達失效，甚至會使整臺泵和馬達報廢。污染物會加劇液壓缸中活塞和缸體的磨損，使液壓油的泄漏量增大，降低液壓缸推力；嚴重時會卡住活塞和活塞桿，使液壓缸不動作，影響整個液壓系統(tǒng)的工作。污染物會加劇液壓閥運動摩擦副的磨損，增大閥芯與閥套的配合間隙，使液壓閥性能下降；嚴重時還會 液壓閥卡住，工作失靈；特別是對污染度要求很高的伺服閥，污染物會使伺服閥完全失效 4。 機械摩擦副因各種原因引起的磨損又導致油液污染加劇 ， 影響機械部件的工作性能和壽命。為了尋求解決液壓設備零部件的摩擦磨損問題的方法和措施，必須對運行狀態(tài)下液壓設備的磨損狀態(tài)進行監(jiān)測分析和故障診斷，主要通過對設備液壓油理化性能指標和油中磨損金屬顆粒及污染產(chǎn)物的分析，獲取設備摩擦副磨損狀態(tài)信息，及時發(fā)現(xiàn)液壓設備的磨損故障隱患，達到保證液壓設備安全運行的目的 4。 在液壓設備中，通過對這些設備摩擦副磨損狀態(tài)的綜合分析，并參考設備 運行工況、設備摩擦副材料、設備現(xiàn)場維修保養(yǎng)記錄，可以有效地實現(xiàn)其磨損故障診斷，指出設備