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 飛機液壓系統磨損綜合監控專家系統 研究 研究生姓名 張強 學科、專業 載運工具運用工程 研究方向 智能診斷與 專家系統 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，除文中已經注明引用的內容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權的內容。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。 本人授權南京航空航天大學可以有權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容編入有關數據庫進行檢索，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 是 飛機的重要組成部分 ， 主要是給 飛 機 操縱系統、起落架系統和反推裝置等提供操縱動力。 飛機液壓系統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 的 狀態 進行 綜合監測 ，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 壓系統的故障 。 鑒于此， 本文 進行了 飛機液壓系統綜合監測 專家系統 研究 。 （ 1）闡述了飛機典型的液壓系統，包括能源子系統、襟翼收放系統、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污染監控中的應用； （ 2）提出 液壓系統綜合監測的案例推理方法。專家系統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 狀態 監控的 多智 體協同診斷方法 ，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勢 以 提高診斷精度 。 專家系統由污染分析 化分析 譜分析 譜分析 綜合診斷合診斷 文根據飛機液壓系統診斷的實際情況，給出了各 用具體的油樣分析數據進行了驗證，表明了多智體協同診斷的有效性。 （ 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 理論 能夠對磨損的發展趨勢進行準確預測 。 本文利用 ,1)模型 對飛機液壓系統磨損趨勢進行 了 預測 分析 ， 并 列舉算例進行了驗證分析 。 （ 5） 利用 +言 和 000 數據庫 開發了飛機液壓系統綜合監控專家系統 。 構建了系統的整體架構， 實現了多智體協同診斷、案例綜合診斷以及灰色預測等功能， 并進行了驗證和分析，表明了專家系統的 診斷 有效 性。 關鍵詞： 飛機液壓系統；磨損；故障診斷； 綜合監控； 專家系統；多智體； 基于案例推理 ； 趨勢預測；灰色模型； 飛機液壓系統磨損綜合監控專家系統研究 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 飛機液壓系統磨損綜合監控專家系統研究 錄 第一章 緒論 . 1 壓系統故障診斷意義 . 1 壓系統磨損故障模式及故障原因 . 2 壓系統的磨損故障診斷研究現狀 . 3 壓系統的污染控制現狀 . 4 壓系統的維護觀念的落后 . 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 . 5 機液壓系統狀態監測與故障診斷所存在的問題 . 6 文研究的內容 . 7 第二章 飛機液壓系統介紹 . 8 機液壓系統的功能 . 8 源 子系統 . 8 行 子系統 . 10 機起落架收放系統 . 10 輪剎車控制系統 . 14 輪轉彎控制系統 . 17 翼收放系統 . 19 速板、貨艙門、彈艙門等控制系統 . 22 章小結 . 23 第三章 飛機液壓系統磨損監控的油樣分析方法 . 24 述 . 24 粒計數分析 . 25 譜分析 . 26 子吸收 /發射光譜 . 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 . 33 第四章 基于案例推理的綜合診斷 . 34 例專家系統原理 . 34 機液壓系統的案例診斷方法 . 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 . 41 第五章 飛機液壓系統綜合監控的多智體協同診斷 . 42 智體方法原理 . 42 機液壓系統的多智體協同診斷方法 . 44 斷流程 . 44 體診斷規則 . 46 斷案例 . 49 章小結 . 52 第六章 飛機液壓系統磨損趨勢的灰色預測 . 53 述 . 53 M(1,1)趨勢預測方法 . 53 據累加處理 . 54 據累減處理 . 55 機液壓系統的磨損趨勢的灰色預測 . 57 章小結 . 59 第七章 飛機液壓系統狀態監控專家系統開發 . 60 統簡介 . 60 機液壓系統監控參數 . 60 統框圖 . 61 統功能簡介 . 63 統設置模塊 . 63 械式學習模塊 . 64 例學習模塊 . 66 樣來源注冊模塊 . 67 樣數據注冊模塊 . 68 斷油樣選取模塊 . 70 于案例推理診斷模塊 . 70 智體協同診斷診斷模塊 . 71 勢預測驗證模塊 . 71 章小結 . 73 第八章 結論與展望 . 74 論 . 74 望 . 75 參考文獻 . 76 致謝 . 81 飛機液壓系統磨損綜合監控專家系統研究 讀碩士期間所發表的論 文 . 82 南京航空航天大學碩士研究學位論文 表清單 圖 2典型能源子系統原理圖 . 2簡單起落架收放系統 10 圖 2協調閥控制程序的起落架收放系統 11 圖 2電控起落架收放系統 13 圖 2簡單的慣性防滑剎車系統原理圖 14 圖 2電子防滑剎車控制系統 16 圖 2電傳剎車控制系統 17 圖 2機械反饋式前輪轉彎控制系統 18 圖 2電伺服控制前輪轉彎系統 19 圖 2終點電門加液壓鎖控制的襟翼收放系統 . 20 圖 2游動式襟翼收放系統 . 21 圖 2液壓馬達控制襟翼收放系統 . 22 圖 2二位液壓閥控制系統 . 22 圖 2三位液電閥控制系統原理圖 . 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多智體系統的多庫協同綜合診斷模型 44 圖 5飛機液壓系統的 多智體系統的多庫協同綜合診斷模型 45 圖 5多智體協同診斷流程 50 圖 6灰色模型數據處理 55 圖 6本實例的趨勢預測圖 59 圖 7飛機液壓系統綜合監測專家系統界面 60 圖 7飛機液壓系統狀態監控專家系統開發的總流程 . 62 圖 7系統設置流程圖 63 圖 7液壓系統摩擦副設置 64 圖 7規則機械式學習流程 65 圖 7機械式學習界面 65 飛機液壓系統磨損綜合監控專家系統研究 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油樣數據信息注冊流程 . 68 圖 7油樣數據注冊界面 . 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激光型顆粒計數器的主要技術參數 . 25 表 3一些常用元素光譜輻射的特征波長 26 表 4顆粒計數分析數據 40 表 4理化分析的水分數據 40 表 4鐵譜分析數據 40 表 4光譜分析數據 40 表 4顆粒計數分析數據 40 表 4理化分析的水分數據 40 表 4鐵譜分析數據 40 表 4光譜分析數據 41 表 4顆粒計數分析的相似度 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 斷規則 46 表 5理化分析 斷規則 47 表 5鐵譜分析 斷規則 47 表 5光譜分析 斷規則 48 表 5總控 斷規則 48 表 5顆粒計數分析數據 49 表 5理化分析的水分數據 49 表 5鐵譜分析數據 49 南京航空航天大學碩士研究學位論文 5光譜分析數據 49 表 5診斷過程中各種分析的診斷所用到的規則 . 51 表 5診斷結論 . 52 表 6光譜分析的實測值 58 表 6原始數據 58 表 6累加生成運算值 58 表 6原始數據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 壓系統故障診斷 意義 隨著 科學技術 的不斷發展，工業設備也越來越向高、精、尖的方向發展，對各種 設備的工作可靠性提出了更高的要求。液壓技術 已成為工業機械、工程建設機械國防尖端產品不可缺少的重要手段 1。 但液壓系統在使用過程中，由于機械的自然磨損，以及使用保養不當等原因，會發生各種各樣的故障。如何準確、及時地判斷故障發生的位置和分析故障產生的原因并給出解決故障的方法，這將關系到設備的停 機 問題 2。 所以 作為液壓系統 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，必須對運行狀態下液壓設備的磨損狀態進行監測分析和故障診斷，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物的分析，獲取設備摩擦副磨損狀態信息，及時發現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的綜合分析，并參考設備 運行工況、設備摩擦副材料、設備現場維修保養記錄，可以有效地實現其磨損故障診斷，指出設備