PDF《舰船主动力装置故障隔离与参数估计方法》

1 节点的计算规则所确定;

D e ∶ z F R表示该传感器 为虚拟传感器, 并不真实存在, 其作用是解释模型 的运算逻辑, 使模型更容易被理解;

可调势源MSe∶ WR 表示由于故障 WR 的引入, 而使得模型 所产生的额外势变量的影响. 图3阻抗型 R元件乘性故障的键合图 L F T模型 F i g .

3 B Gm o d e l L F To f a nR e l e m e n t i nr e s i s t i v e c a u s a l i t yw i t ham u l t i p l i c a t i v ef a u l t

1 .

3 系统双因果键合图模型 双因果键合图的概念最早由 G a w t h r o p教授提 出[

2 0 ] , 用于研究基于键合图模型的系统逆向动力学 以及系统参数及状态估计等问题.双因果键合图的 功率键和其对应的因果关系如图 4所示, 并引入了 几个新的元件, 分别为源 - 传感器( S o u r c e S e n s o r , S S ) 、 势放大器( A m p l i f i e r o f E f f o r t ,A E ) 、 流放大器 ( A m p l i f i e r o f F l o w , A F ) .双因果关系键的因果关系 指定规则与传统键合图模型的因果关系指定规则的 对比如图

4 ( a ) 和图

4 ( b ) 所示. ( a )传统键合图因果关系 ( a )C a u s a l i t yo f t r a d i t i o n a l b o n dg r a p h ( b )双键合图因果关系 ( b )C a u s a l i t yo f b i c a u s a l b o n dg r a p h 图4双因果键因果关系规则 F i g .

4 I n f o r m a t i o ne x c h a n g ei nb i c a u s a l b o n d s 图4(b)为双因果键因果关系的两种表示方 法, 功率键的两端各有半截因果划, 半箭头表明了 系统内能量流动的方向.在双因果键中, 由于势 变量和流变量的指定方向一致, 因此, 根据键合图 理论中 0节点和 1节点的特性方程和计算法则, 对于连接有双因果键的节点来说, 双因果键必须 是成对出现, 而且只能有两条, 普通功率键的数量 则没有限制. 图 5所示为舰船动力装置的双因果键合图模 型, 该模型等同于文献[ 9-

1 2 ] 的诊断键合图模 型, S S f 和SSe作为信号源接收传感器的信号输入 系统并进行系统残差的分析和诊断.A R R

3 至ARR9在其对应的结点元件处已标明.文献[

1 3 ] 证明了不管选择哪一个元件作为因果关系的结 点, 尽管其生成的 F S M不同, 但其部件的故障诊 断特性都是相同的. 图5舰船动力装置双因果键合图模型 F i g .

5 B i c a u s a l b o n dg r a p hm o d e l o f t h em a r i n em a i np o w e r p l a n t ・

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1 ・ 第 2期 黄林, 等: 舰船主动力装置故障隔离与参数估计方法

2 舰船主动力装置解析冗余关系分析

2 .

1 舰船主动力装置 A R R s 对于舰船主动力装置, A R R 1和ARR2可以直 接从调速器的控制输出油门齿杆位置和柴油机功 率输出获得, 例如, 假设实际装备中的调速器发生 故障, 其输出的油门齿杆位置与模型控制器的输 出将不一致, 则通过 A R R

1 可以立即进行调速器 故障的判断. 由于双因果键合图对于每一个 A R R都定义 了明确的结点元件, 因此可以直接通过因果关系 的推导得到 A R R路径上所有的部件, 而不需要推 导具体的 A R R数学表达式, 节省了非常大的工作 量.例如, 根据图 5所示的舰船主动力装置的双 因果键合图模型, 传感器 S S f ∶ N对应的结点元件 为Rcul,其对应的因果路径关系为: S S f ∶ N →f

3 →f

4 →f

5 →f

6 →f

7 →C c u l →e

7 →e

8 E n g i n e →e

5 →e

6 →e

8 S S f ∶ N →f

3 →f

4 →f