飞行器健康管理技术研究现状.docVIP

版本：V1.0 密级：内部 飞行器健康管理技术研究现状 调研报告 研究生：钱朋朋 空间自动化技术研究中心 中国科学院沈阳自动化研究所 2010-12-1目 录一、 综合飞行器健康管理技术 4 1.1 技术背景与发展现状 4 1.2 IVHM系统的结构及功能 5 1.3 IVHM技术研究的难点和关键技术 9 二、 故障预测与健康管理技术 11 2.1 PHM技术的发展历程及应用现状 11 2.2 PHM系统的结构、功能及关键技术 13 三、 国内外主要研究单位 15 3.1 国外主要研究单位 15 3.2 国内主要研究单位 15 四、 其他 16 4.1 有关学术组织简介 16 4.2 有关学术会议简介 17 4.3 有关学术期刊 19 4.4 有关学术论坛 19 五、 结语 19 摘 要 健康管理技术是继故障诊断技术之后的又一项重要技术，是先进传感技术、通信技术同人工智能技术的高度综合，以故障检测、隔离和重构为基础，注入了当前先进的网络技术、信息技术和推理技术。在国民经济的不同行业中，尤其在航空、航天等高新技术领域，有着举足轻重的作用。飞行器健康管理技术的主要功能是了解、修复飞行器及其元部件故障。近些年来，在飞机、无人机、航天器等飞行器中得到了广泛应用。健康管理技术的两种典型代表是NASA、波音、霍尼韦尔等研究单位提出的综合飞行器健康管理技术（Integrated Vehicle Health Management，IVHM）和洛克希德·马丁公司在联合攻击战斗机（Joint Striker Fighter，JSF）项目中提出的故障预测与健康管理技术（Prognostics and Health Management，PHM），其中综合飞行器健康管理技术（IVHM）是在故障预测与健康管理技术（PHM）的基础上，加上地面的联合分布式信息系统（Joint Distribute Information System，JDIS）而形成的。PHM和IVHM各有优缺点由此，近些年，我国有学者设计出了综合飞行器故障预测与健康管理系统(Integrated Vehicle Prognostics and Health Management System，IVPHMS) ，该系统综合利用了IVHM和PHM系统的特点与优势，理论上应具有更加完善的功能。关键词：健康管理技术；综合飞行器健康管理技术；故障预测与健康管理技术；综合飞行器故障预测与健康管理系统 综合飞行器健康管理技术 1.1 技术背景与发展现状 随着航空航天技术的发展，飞行器的安全性与可靠性，以及飞行器后勤保障体系的高效和经济性等越来越成为发展航空航天技术无法回避的问题。美国联邦航卒局(FAA)和国家运输安全委员会(NTSB)的统计数据表明，过去17年来全世界飞行事故有24％是由飞行器子系统和部件的故障引起，26％是由飞行失控引起，而很大一部分飞行失控是由硬件和系统的故障引起的[2]。此外，航空航天工业也面临着巨大的经济压力，航空公司每年在飞行器后勤保障上花费310亿美元，平均每一个小时的飞行时间要有12个小时的后勤保障时间。为提高飞行器的可靠性与安全性，降低成本，美国国家航航天局(NASA)提出了飞行安全计划——飞行器综合健康管理(ntegrated Vehicle Health Management，IVHM)技术。IVHM技术将飞行器各个子系统的故障监测、故障诊断、影响评估、故障预测等，及其相应的处理措施和后勤保障的安排等综合为一个对飞行器健康状况的综合管理系统[3，4]从提出至今经历了一个漫长的从概念到具体实现的发展过程，目前尚未出现一个具备完整健康管理功能的IVHM系统，但IVHM技术在飞行器安全性、可靠性、经济性等方面的突出作用，受到航空航天工业科研与生产单位的广泛认同，成为航空航天工业发展的一种必然趋势[1-2，5-9]。 IVHM系统的工作原理是：将飞行器的健康状态从前端传感器的信号到后端地面后勤保障的决策执行的整个过程集成为一个综合系统来统一管理，实现故障检测、诊断和预测以及决策支持的自动化与智能化。IVHM经历了多年的发展，名称以及特点等都发生了很大变化，目前不同组织仍然使用不同名称，健康管理相关的名称大致经历了如下的发展过程[6，9，10]： (1) FDIR(fault dection，isolation and recovery)：故障诊断、隔离与重构； (2) Autonomy：功能自治；(3) VHM(vehicle health monitoring)：飞行器健康监测； (4) SHM(system health management)：系统健康管理(首次尝试将安全性、可靠性、故障管理、可测试性和成本效益分析集成到一个共同的系统框