《基於複雜網路的電器控制系統故障建模及診斷預測研究》是依託北京航空航天大學，由袁海斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於複雜網路的電器控制系統故障建模及診斷預測研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：袁海斌
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將複雜網路理論套用於電器控制系統故障診斷和預測研究中，從系統整體上對電器控制系統中故障的傳播過程和演變機制的動力學行為做出解釋，實現診斷和預測目的。首先針對不同的故障特點和診斷預測目標，研究電器控制系統中節點和連線關係的描述和表示方法及系統級拓撲模型的生成過程，並研究常用的複雜網路模型在故障建模中的適用性及改進方法，完成故障拓撲結構的最佳化過程。其次，在故障傳播動力學研究中，採用節點與連線邊的混合動態模型和有效的搜素算法，得到一個或多個節點形成的子系統發生故障時的動態模型表示和演變過程，並研究網路系統上相繼故障發生時的診斷、預防與控制策略。最後，在故障統一建模的理論研究基礎上，藉助於數值模擬和系統測試來完成結果的驗證和改進，並完善該技術的實際套用方法，為大型複雜行業的電器控制系統故障診斷和預測維護提供理論方法和技術手段。
結題摘要
本項目研究了電器控制系統故障建模分析及診斷預測方法，並在故障影響與傳播分析中，結合複雜網路的概念開展了相應的研究。首先對電器控制系統中表示節點和連線關係的斷路器等元部件的狀態和工作性能及故障模式與影響做了研究分析，在已有的研究結果基礎上，完成了用於故障編碼和故障影響因素分析的電器控制系統建模平台，實現了有向圖算法和計算機輔助分析手段。考慮到電器控制系統的特點, 對系統分層拓撲模型概念和節點劃分做了定義和設定的劃分原則。研究了採用分層拓撲模型的描述方法，將整個系統的建樹工作量劃分到不同層次上的部分結構建樹,並將重複子系統或元件進行故障預存儲,最後在整體上形成故障樹,實現系統結構知識到故障診斷知識的轉化,並據此建立了相應的故障診斷知識庫。基於複雜網路概念，研究了有向圖的故障節點傳播模型，利用故障傳播的矩陣分析方法，通過定義的故障直接傳播和間接傳播，得到了每種故障發生的概論及對其它節點的影響度，將該方法套用于飛機電源供電系統中，做了實例驗證。在完成了元件故障信息、相互連線關係和子系統故障傳播基礎上，將電器控制系統從整體上進行抽象，建立起具有複雜網路特性的綜合模型，定義了節點的聚類係數和平均距離，系統中不同節點的度分布描述了該節點受到的故障影響。針對一個航空電源系統，建立了網路節點模型，研究了網路連線中節點的度和聚類係數特性，表明網路具有小的平均路徑和大的聚類係數，滿足小世界網路特性。在故障傳播特性分析中，定義了連線矩陣和激活函式，確定故障的傳播閾值，通過仿真得到在同一故障下的不同節點受影響情況，從而對故障發展趨勢做出相應的預測分析。在數值仿真和半實物仿真實驗研究的基礎上，編制了相應的建模算法和分析軟體，建立起了測試電器控制系統的實驗平台，最終實現了電器控制系統故障診斷建模與預測研究的綜合系統。
