PDF《舰船主动力装置故障隔离与参数估计方法》

第41卷 第 2期 国防科技大学学报Vol.

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0 1 9年 4月 J O U R N A LO FN A T I O N A LU N I V E R S I T YO FD E F E N S ET E C H N O L O G Y A p r .

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6 h t t p : / / j o u r n a l . n u d t . e d u . c n 舰船主动力装置故障隔离与参数估计方法 黄林, 程刚, 朱国情, 陈于涛 ( 海军工程大学 舰艇装备仿真技术研究所,湖北 武汉

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3 3 ) 摘要: 针对舰船主动力装置结构复杂、 故障种类多和系统不确定性等故障诊断问题, 提出采用基于双 因果键合图模型的定量故障隔离与参数估计方法.根据系统传感器配置方案, 建立双因果键合图模型, 通过 因果路径分析, 推导得到系统解析冗余关系, 并获得故障特征矩阵.建立系统线性分式变换键合图模型, 开 展故障仿真, 将其与双因果键合图模型耦合, 在MATLAB/Simulink环境中进行仿真试验, 实现了舰船主动力 装置的故障隔离与参数估计.结果表明: 对双因果键合图模型因果路径分析, 可以避免手动推导系统解析冗 余关系的繁杂过程;

基于其部件构造方程的分析可以有效实现系统故障隔离与参数估计, 实时跟踪和预测故 障状态. 关键词: 舰船主动力装置;

双因果键合图;

故障隔离;

参数估计 中图分类号: U

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3 文献标志码: A 文章编号:

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0 9 F a u l t i s o l a t i o na n dp a r a me t e re s t i ma t i o no f ma r i n ema i np o w e r p l a n t b a s e do nb i c a u s a l b o n dg r a p h s H U A N GL i n ,C H E N GG a n g ,Z H UG u o q i n g ,C H E NY u t a o ( R e s e a r c hI n s t i t u t e o f E q u i p m e n t S i m u l a t i o nT e c h n o l o g y ,N a v a l U n i v e r s i t yo f E n g i n e e r i n g ,Wu h a n

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3 3 ,C h i n a ) A b s t r a c t :A i m i n g a t t h ei n h e r e n t c h a r a c t e r i s t i c s o f c o m p l i c a t e ds t r u c t u r e ,m u l t i p l ef a u l t t y p e s a n ds y s t e mu n c e r t a i n t yo f m a r i n em a i np o w e r p l a n t ,a q u a n t i t a t i v e a l g o r i t h mf o r f a u l t i s o l a t i o na n dp a r a m e t e r e s t i m a t i o nb a s e do nb i c a u s a l B G( b o n dg r a p h )w a s d e v e l o p e d .B a s e do ns e n s o r c o n f i g u r a t i o ns c h e m e ,t h es y s t e mb i c a u s a l B Gm o d e l w a sb u i l t .B ya n a l y z i n gt h em o d e l c a u s a l p a t h ,t h es y s t e m A R R s( a n a l y t i c a l r e d u n d a n c y r e l a t i o n s )w e r e d e r i v e da n dt h ef a u l t s i g n a t u r em a t r i x w a s o b t a i n e d .T h e L F T( l i n e a r f r a c t i o n a l t r a n s f o r m a t i o n )B Gm o d e l w a s d e v e l o p e df o r f a u l t s i m u l a t i o n .T h r o u g hc o u p l i n g L F Ta n db i c a u s a l B Gm o d e l s ,t h e f a u l t i s o l a t i o na n dp a r a m e t e r e s t i m a t i o no f m a r i n e m a i np o w e r p l a n t w e r e r e a l i z e d a n dt h ee f f e c t i v e n e s s w a s v a l i d a t e db y M A T L A B / S i m u l i n ks o f t w a r e .R e s u l t s s h o wt h a t t h eb i c a u s a l l e dB Gh e l p s t os i m p l i f yA R R s d e v i a t i o n ,a n d t h ef a u l t i s o l a t i o na n dp a r a m e t e r e s t i m a t i o nc a nb ee f f e c t i v e l yr e a l i z e da n dt h ef a u l t s t a t u s c a nb et r a c k e da n dp r e d i c t e db ya n a l y z i n gt h ee l e m e n t c o n s t i t u t i v ee q u a t i o no f b i c a u s a l l e dB G . K e y w o r d s :m a r i n e m a i np o w e r p l a n t ;