第 1 章 绪论
航空航天飞行器能否安全可靠的工作，发动机的工作状态有直接影响。航空发动机属于复杂的机械设备，其健康管理(EPHM)的一个重要研究领域即是故障诊断技术。但是由于航空发动机有着相对复杂的组成结构，恶劣的工作环境等，十分容易出现种种故障。因此，研究航空发动机故障诊断知识，提高航空领域甚至军事领域的技术是十分必要的，也有非常长远的实际意义。
1.1 课题研究的背景知识
一直以来，航空发动机的重中之重就是保障其性能的完整性，而在近些年来，在保证性能完整性的基础上提出了三种性能保障，即应用的适应性、运行时的可靠性、以及故障后的可维修性。为了满足“三性”的要求，提出了大量的方法，减少发动机发生故障的概率是其中的一个必不可少的重要环节。航空发动机故障频繁发生则可靠性势必一定降低，而一旦可靠性提高了，故障发生的次数也会减少，这是航空发动机的两个矛盾方面，即可靠与故障，因此为了确保航空发动机的可靠性就必须要研究发动机故障问题。
航空发动机的工作环境复杂，工作时转速比较快，负荷较大，也经常会在温度很高的环境中，而它又是又数千个小小的零件构成，在恶劣的工作环境下避免不了发生各种各样的故障，因此，航空发动机是发生故障事件比较频繁的机械之一。这些故障的产生势必会影响发动机的正常的工作，甚至会造成巨大的财力物力的伤害，经济损失惨重，如果发生致命的故障，还有可能导致飞行事故，带来惨痛的教训和无法抹去的巨大的负面社会影响，正是因为这些，航空发动机工业所有的工作人员都不懈的奋斗在减少和排除故障的工作上。
计算机技术和人工智能技术的应用发展越来越广泛，在故障诊断技术中，故障诊断专家系统是当今研究的一个前沿方向。但是在智能的故障诊断系统中，必须有知识才能正常运行，而系统的智能程度受拥有知识的数量的多少和质量的高低影响，与此同时，知识的存储结构又影响着系统的工作效率和知识库的容量，这些因素共同影响着系统的成功程度。..........
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第 2 章 航空发动机故障诊断及专家系统概述
2.1 航空发动机故障和故障诊断
2.1.1 航空发动机故障
故障即不正常现象，在工业上也被称为临界条件或者异常情况。它是一个范围，超出正常状态的异常工作状态，如果出现异常的工作状态，航空发动机可能会停机。例如在飞行器运行时，甚至是在执行某项军事任务时出现的故障。而在一般情况下，任何意外的发生都是在同一时间段内的事件组合的结果。航空发动机故障也被理解为一种在实际的动态系统的故障，过程变量，过程组件，甚至最基本的控制系统都可能会导致这种故障出现。
把故障作为一个集合，该集合的主要包括故障监测、故障分析、故障决策，基本内容如下：
(1)故障监测是判断故障的依据，它是通过各种监测手段监测运行设备部件的各项数据。
(2)故障分析是对出现故障时返回的数据分析，再根据故障现象，经过一步一步推理，找到故障为何发生，并给出故障的性质以及故障的严重程度。
(3)故障决策是通过上述分析得到故障的严重程度之后，提出相应的解决措施，如果出现的故障等级很高，则需要报警甚至停机检查。
一旦航空发动机的某系统的行为被视为故障，则必须使用适当的故障诊断机制检测到这种故障的活动。因此，开发一种可靠的方法进行故障检测和隔离在航空发动机技术研究和改进中已经成为一个重要的研究领域。
2.1.2 航空发动机故障诊断
故障诊断方法研究开始于二十世纪七十年代早期，在过去的几十年中，已经受到越来越多的关注，最能体现它日益增加的优点，无论是在学术研究还是在工业应用中，故障检测和诊断都具有重要的意义。在我国的尖端科技工业中，航空航天和核反应等最先应用了故障诊断技术，近几年来，它也不断地应用在其他的研究领域。而航空发动机早期的故障检测有助于避免故障事件、过程混乱、产品变质、性能下降、损坏机器，甚至威胁相关人员的人身安全，丢失生命。
尽管故障诊断的步骤都是相通的，但是故障诊断的方法也不尽相同，通过查阅相关资料，总结分析后，将航空发动机故障诊断简单的分为三类：
a. 基于数学模型及参数/状态估计技术方法在航空发动机故障诊断方法中，此方法对数学模型的依赖较强，使用定量模型和公式估算的状态或参数的系统，而在实践中，它几乎是不可能找到一个过程行为完全匹配的模型。..................
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第 3 章 航空发动机故障知识结构分析与设计 ............................................12
3.1 航空发动机故障知识结构分析 .............................................................12
3.1.1 性能型故障知识结构分析 .................................................................12
3.1.2 结构型故障知识结构分析 ..................................................................13
3.1.3 附加系统故障知识结构分析 ..............................................................15
3.1.4 故障知识的预处理 .............................................................................17
3.2 航空发动机故障知识分类研究 .............................................................19
3.3 航空发动机故障诊断知识的表示设计 .................................................20
3.4 本章小结 .................................................................................................23
第 4 章 航空发动机故障诊断专家知识库设计 ............................................25
4.1 知识库表结构设计 ...................................................................................25
4.2 模糊推理设计 .........................................................................................29
4.2.1 规则触发策略 .....................................................................................30
4.2.2 冲突故障消除策略 ..........................................................................31
4.2.3 模糊推理策略 .....................................................................................32
4.2.4 结论输出与规则库更新策略 ..........................................................33
4.3 航空发动机故障诊断推理系统实现 ...................................................33
4.3.1 数据处理 .........................................................................................33
4.3.2 模糊知识库建立 .............................................................................34
4.3.3 推理机实现 ....................................................................................36
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结 论
航空航天系统是国防建设中的重中之重，其重要性不是不言而喻的。在提高各方面的技术的同时，对其故障诊断的重视也越来越高。航空发动机作为飞行器的心脏，是多发性故障机械，为了提高发动机工作时的可靠性和安全性，对航空发动机故障诊断技术研究是十分重要的。
全文的主要工作及得到的主要结论总结如下：
1. 通过查阅国内外的相关资料，概述了航空发动机故障诊断专家系统的国内外研究现状，总结了在知识库建立和管理中的不足等问题，提出了利用某型航空发动机典型故障诊断信息，根据退则模糊推理的需要，设计一个完整的专家知识库结构，建立知识库，开发知识库管理系统，实现故障诊断信息的常规管理。
2. 分析了航空发动机故障树的建立，提出了对故障树的预处理，接着比较了航空发动机故障诊断专家知识的几种表示方式，根据这些故障知识的特点和在专家系统推理中的应用，提出来以产生式表示规则为主，以框架表示方式为辅的知识表示方式。
3. 利用参数对故障影响程度的不同以及故障知识的可信度和权重在模糊推理中的重要性，建立知识库，设计规则触发策略，冲突故障消除策略，模糊推理策略，结论输出与规则消除策略设计推理机，并通过航空发动机故障知识的一个实例得以验证。
4. 开发航空发动机故障诊断专家系统知识库的管理系统，通过设计规则知识的冗余和冲突检测，循环检测等算法，实现对知识的增加删除修改等操作，通过建立实例的推理系统实现知识库的应用。
尽管对航空发动机故障诊断专家系统知识库的设计和实现工作已经结束，虽然能达到预期的效果，但是在实际应用中也会出现各种各样的问题，对进一步的研究设想如下：
获取航空发动机故障诊断知识一直以来都是建立知识库的瓶颈，希望维修人员在实际的维修工作中，不断积累故障诊断知识，反馈给专家，不断完善故障知识，使知识库越来越丰富。
参 考 文 献
[1] J. T. Malin. http://www.dxlws.com/sslwdx/ An Expert System Approach to Automated Fault Management in A Regenerative Life Support Subsystem[C]. AIAA, 1986:44-50.
[2] S. A. Gaither, A. K. Agarwal, S. C. Shah. A real-time expert system for self-repairing flight control [C]. Navigation and Control Conference, 1989:10-16.
[3] 阮跃. 旋转机械故障诊断专家系统的知识库设计[J]. 风机技术, 1998, 2:45-48.
[4] 时圣革, 常文兵, 李祥臣. 故障诊断专家系统及发展趋势[J]. 机械工程师, 2006, 11:26-28.
[5] 曹国震. 建造和丰富武器故障诊断专家系统的知识库[J]. 计算机工程应用, 2010,6(7):1733-1738.
[6] Frank P. M．Fault diagnosis in dynamic systems using analytical and knowledge-based redundancy-a survey and some ncw results[J]. Automatica, 1990, 26(3):459-474.
[7] 朱焕勤, 马晓宇, 张永国, 张子阳. 航空发动机油液故障诊断专家系统研究[J]. 微计算机信息, 2008, 24(12-1):150-152.
[8] R. J. Parion, Chen J. Review of Parity Space Approaches to Fault Diagnosis for Aerospace System[J]．Journal of Guidance Control and Dynamics，1994, 17(2):278-285．
[9] 李岩, 范书义. 基于故障树的诊断知识库设计[J]. 武器装备自动化, 2006, 25(3):13-14.
[10] Zang Jun, Ma Shanwei, Liu Yun. Development of Fault Diagnosis Expert System of Marine Diesel Engine[J]. Diesel Engine, 2011, 33(3):25-28.
[11] Giovanni Torella. Expert systems for the trouble-shooting and the diagnostics of engines 1992, AIAA 92-3327.
[12] 金亮亮. 基于故障树的航天器故障诊断专家系统研究[D]. 南京航空航天大学, 2008.
[13] 王南华, 倪行震, 李丹等. 卫星控制系统实时故障诊断专家系统(SCRDES)——(一)总体概述.控制工程, 1991, 6:1-6
[14] 田禾，李丹，卫星控制系统实时故障诊断专家系统(SCRDES)——(二)数据出来部分的设计与实现. 控制工程，1991，6:7-10
[15] 李丹，王南华，卫星控制系统实时故障诊断专家系统(SCRDES)——(三)知识处理部分的设计与实现. 控制工程，1991，6:11-17
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