[发明专利]基于压缩感知的控制器基准电源故障诊断与校正方法

说明书

本发明涉及一种基于压缩感知的控制器基准电源故障诊断与校正方法，包括以下步骤：对航空发动机控制器内部基准电源电路进行系统分析，建立相关性模型，获得相关性图示模型和数学模型矩阵；根据相关性模型，建立线性化故障方程；基于正交匹配追踪算法，由测量值和故障特征矩阵重构获得故障模式，实现基准电源的故障诊断；通过计算测量值在不同故障子空间的投影长度，评估所有部件偏移比例，进而实现基准电源校正实现测量值的校正。本发明提高了系统的故障检测率，可减少测试点需求，能同时实现单点故障和多点组合故障的定位，为系统的健康管理提供了有效的手段，并提供了基准电源偏差校正方法，提高了控制器的测量精度。

技术领域

本发明属于航空发动机控制系统总体设计领域，具体地说是一种基于压缩感知的控制器基准电源故障诊断与校正方法。

背景技术

航空发动机控制系统是航空发动机的控制中枢，电子控制器作为控制系统的主要器件，其可靠性对航空发动机的安全运行具有重要的意义。电压基准源是控制器内部电路中的一种高精度和高稳定性电源，一般为其他工作采集电压提供基准。基准电源的精度与工作环境的温度、湿度以及长期工作稳定性能等相关，外部或内部因素的影响可能会导致基准电源出现衰减、漂移甚至失效等异常，进而造成大量相关测量参数的偏差，严重影响整个系统的控制精度和性能。

当前控制器内部通过BIT、电源告警电路等资源，可以实现部分电源故障的监测、定位和隔离，但仍存在以下两方面的欠缺：一方面系统只对控制器内部电源的正常和故障失效两种模式进行判断和处理，但对于正常和故障之外的异常、衰退等状态欠缺系统层级的影响分析、异常检测和校正对策；另一方面，控制器内部存在部分不可测基准电源，需要根据内部电源相关性进行正向的测试性设计与验证，充分利用控制器内部的测试资源，实现关键电源故障检测覆盖率100％，提高系统测试性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能提高控制系统的测试性和可靠性的基于压缩感知的控制器基准电源故障诊断与校正方法。

按照本发明提供的技术方案，所述基于压缩感知的控制器基准电源故障诊断与校正方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：对航空发动机控制器内部基准电源电路进行系统分析，建立相关性模型，获得相关性图示模型和数学模型D矩阵；

步骤2：根据相关性模型，建立线性化故障方程：

y＝Ax+w

其中，y为M维测量值，A∈CM×N为故障特征矩阵，w为测量噪声；

步骤3：基于正交匹配追踪算法，由测量值y和故障特征矩阵A重构获得故障模式x，实现基准电源的故障诊断；

步骤4：通过计算测量值在不同故障子空间的投影长度l，评估所有部件偏移比例k，进而实现基准电源校正实现测量值的校正。

作为优选，所述步骤1具体为：

1-1)通过系统分析，确定基准电源电路中所有可能出现故障的部件F_n和可用的测试点T_m，其中，n＝1,2,…,N，m＝1,2,…,M，N表示部件总数，M表示测试点总数；

1-2)分析部件和测试点之间的相关性，建立相关性图示模型；所述相关性图示模型中，采用方框表示部件F_n，圆框表示测试点T_m，箭头表示功能信息流向；

1-3)根据相关性图示模型中的功能信息流向，建立部件F_n和测试点T_m之间的D矩阵模型D_M×N，所述D矩阵模型为相关性数学模型，采用d_mn表示矩阵D_M×N中第m行n列元素，d_mn的取值为：