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故障预测与健康管理(PHM)技术研究
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内容提纲
PHM概述
定义、沿革、特征、意义
PHM技术
体系结构、关键技术、工程设计
设计工具、验证与确认
PHM应用
典型应用举例
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故障诊断与综合健康管理 ——与医学概念的类比
医学工程
疾病诊断故障诊断
通过观测、化验和医疗仪器, 通过传感器、信号处理和检测仪
结论由医生给出结论由诊断软件给出
多科会诊综合诊断
多科医生一同诊断当前疾病运用多种诊断技术诊断当前故障
疾病预防与保健故障预测与健康管理
体检、疾病预测、保健体系健康监测、高级故障诊断、故障/寿命预测
(健康、亚健康、疾病、寿命预测, (健康、亚健康、故障、部件寿命预测,
保健措施; 过去、现在和将来) 决策/维修建议; 过去、现在和将来)
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PHM概述
技术沿革
技术特征
研究意义
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综合运载器健康管理从 VHM (Vehicle Health Management )到IVHM(Integrated VHM)“综合”(即“I”)意味着健康管理遍及运载器的所有部分及生命周期的所有阶段。
预测及健康管理(PHM, Prognostics and Health Management)这是联合攻击战斗机JSF研制中对IVHM概念的另一种提法,它的PHM(空中)+ JDIS(地面)构成完整的IVHM系统。
健康管理技术演变(1)
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故障检测、隔离和重构(FDIR,Fault Detection, Isolation and Reconfiguration),60/70年代的空间工业中采用,以各子系统的BIT为基础,以故障代码的形式报告,以报警为主,重构在低层系统实现,缺少预测。
运载器健康监控(VHM, Vehicle Health Monitoring),从概念上它只是FDIR的一部分,对象针对运载器。
健康管理技术演变(2)
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系统健康管理(SHM,System Health Management)首次将安全性、可靠性、故障管理、可测试性及成本分析纳入一个统一的构架,定义了一个结构化的健康管理系统。
运载器健康管理(VHM,Vehicle Health Management )“管理”跨度为两个方面:①自主重构②安全且成本有效地实现任务目标而分配资源
健康管理技术演变(3)
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以信息为依据的维修(IM,Informed Maintenance)
或基于状态的维修
(CBM, Condition-based Maintenance)根据所掌握的运载器状况来进行有针对性的维修。以飞行中的实时报告、部件的寿命记录、历史数据、维修案例等为依据,高效组织维修活动,降低维修成本,减少维修时间。
健康管理技术演变(4)
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BIT
5级预测
——是否可以预报部件/子系统失效,并且根据要求或实际情况进行维修?是否可以与控制综合?
4级高级诊断
——是否能够在部件失效前得知其性能正在降低?能否根据运行情况监测到异常、D能否最少?
3级集成系统结构
——在给定系统运行、保障和安全性需求时,系统软、硬件结构能够提供IHM要求的数据和资源吗?IHM系统容易升级吗?存在支持技术成熟化的闭环处理过程吗?
2级综合诊断
——可以在不同子系统之间追踪引起失效的根本故障吗?诊断分析与设计是系统工程过程中的一个有机组成部分吗?数据与分析模