多元线性回归在引气系统故障诊断中的应用

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1、2015年9月第41卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2015V01．4lNo．9http：ffbhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0633多元线性回归在引气系统故障诊断中的应用梁坤1”，左洪福“，孙见忠1，王容辉3(1．南京航空航天大学民航学院，南京210016；2．淮阴工学院交通学院，淮安223003；3．厦门航空公司，厦门361006)摘要：针对利用快速存取记

2、录器(QAR)数据进行民机系统故障诊断问题，以民机引气系统为对象，提出了一种适合多飞行循环数据特点的多元线性回归模型的故障检测方法．首先建立了多飞行循环数据的引气系统性能多元线性回归模型，设计了飞行循环和飞行循环内故障检测方法；然后采用最大后验估计方法进行模型参数估计；最后设计了适合多飞行循环数据的模型参数最大后验估计算法．借助仿真数据和航空公司收集的实际飞行数据对方法进行了验证，结果表明了该方法有效且具有一定工程应用价值．关键词：故障诊断；多元线性回归模型；快速存取记录器(QAR)数据；最大后验估计；引气系统中图分类号：V245．4文献标识码：A文章编号：1001-5965(

3、2015)09—1651-08民用飞机的引气系统是为飞机的空调系统、发动机启动系统、液压油箱、水箱、防冰系统提供特定温度与压力的气源．引气系统故障常常直接影响到飞机的派遣放行导致航班延误甚至取消，这给航空公司带来巨大的经济损失．现代民机状态监控系统真实地记录飞机系统运行期间的环境、载荷、状态和性能等数据，数据保存在快速存取记录器(QuickAccessRecorder，QAR)中，记载了丰富的系统健康状态相关飞行数据信息，不仅可用于飞行品质监控和评价，还为系统故障监测与诊断提供了丰富的数据源．QAR数据以往只是用来帮助提升安全管理水平和飞行质量，没有被应用到其他领域辅助决策，应

4、用还不到其潜在价值的10％，数据潜在的巨大价值远未被挖掘⋯．从数据挖掘的角度，QAR的应用是基于历史数据进行民机系统故障诊断和预测，辅助机务人员完成预防维修工作，使运行保障人员可提前做好应急准备，对于切实保障飞机的运行安全性、使用性、经济性和准点率具有重要意义．建立基于QAR数据的民机系统模型是进行故障诊断和预测的一种有效方法．随着数据采集成本不断降低及应用需求的增长，现代民机采集的状态参数越来越多，近年来国内外对于飞行数据进行了一些研究．文献[2]研究了QAR超限事件飞行操作风险诊断方法；文献[3．5]研究了利用QAR数据建立燃油流量回归模型监控飞机性能，这些研究仅考虑多自变

5、量和单一因变量的回归模型，也没有研究故障检测方法；文献[6—13]针对飞行数据用信号处理、聚类、特征提取和符号动力学方法等进行异常监测，这些方法主要是对单变量信号进行研究，没有考虑多变量的情况；文献[14]研究了人工神经网络模型在B737飞机引气系统重要阀门的故障预测并进行验证；文献[15]研究了基于无迹卡尔曼滤波方法收稿日期：2014．10—15；录用日期：2015-01·16；网络出版时间：2015-02-2515：32网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150225．1532．001．html基金项目：国家自然基金委员会

6、与中国民用航空局联合基金(60939003)；国家自然科学基金(61403198)；江苏省青年基金(BK20140827)作者简介：梁坤(1978一)，男，山东济宁人，博士研究生，kunl78024@nuaa．edu．ca+通讯作者：左洪福(1959一)，男，湖南茶陵人，教授，rms@nuaa．edu．cn，主要研究方向为可靠性工程、维修理论、故障诊断与监控等．引用格式：粱坤，左洪福，孙见忠，等．多元线性回归在引气系统故障诊断中的应用fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41(9)：1651-1658．LiangK，ZuoHF，SunJz，etal，Applicationof

7、multiplelinearregressiontofaultdiagnosisofbleedairsystemI

8、1．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41f9)：1651-1658(inChinese)．1652北京航空航天大学学报2015年检测和隔离飞机引气温度控制系统的传感器和阀门作动器故障；文献[16]通过有限元仿真分析预测飞机引气系统管道裂纹增长故障，这些研究只是利用故障历史数据和仿真方法对引气