
2011,47(21)
1 引言
随着传感器技术、嵌入式计算和故障诊断技术的快速发
展,故障预测与健康管理(Prognostics and Health Manage-
ment,PHM)技术引起了国内外越来越多科研院所和军工部门
的关注。PHM 是对复杂系统传统使用的机内测试(Build In
Test,BIT)和状态(健康)监控能力的进一步扩展,它是从状态
监控向健康管理的转变,这种转变引入了对系统未来可靠性
的预测能力,借助这种能力识别和管理故障的发生、规划维修
和供应保障,其主要目的是降低使用与保障费用,提高系统安
全性、完好性和任务成功性,从而以较少的维修投入,实现视
情维修和自主式保障
[1-3]
。
在我国,PHM 技术在无人机、导弹和雷达等复杂系统的设
计和维修保障中得到了广泛的关注和研究
[4-6]
。作为一项改变
未来复杂系统设计理念和维修保障策略的关键技术,目前的
研究热点主要集中在建立故障预测模型、设计故障预测算法、
实现故障预测与健康管理原型系统等,如何对提出的模型、算法
和原型系统进行验证和确认是一个非常具有挑战性的问题。
本文首先介绍了 PHM 的验证和确认框架结构,指出验证
和确认环节对设计和实现 PHM 系统的意义;然后综述了 PHM
验证和确认三大支撑技术的现有方法,并对各方法进行分析
比较,并指出了具体的实现途径;最后论述了验证和确认方法
需要关注的几个问题和未来的发展趋势。
2 PHM 验证与确认的框架结构
验证与确认是 PHM 系统设计过程中一个非常重要的阶
段,通过全新途径开发相应验证与确认方法将提高 PHM 系统
认证的可信度,有效减少人力需求、拓展系统功能、提升技术
水平,其具体实现过程如图 1 所示。
由图1 可以看出,验证与确认贯穿于整个PHM系统的研发
过程:在 PHM 系统设计之初,首先要针对特定系统进行可行
性研究,其次根据应用对系统进行操作定义,明确系统需求,
最后进行高层设计和详细设计,完成软硬件开发和实地安装。
在设计阶段主要进行系统建模和测试,不断促进验证和
确认工作的完成,建立验证和确认方案进行修正,完成对系统
的集成和重构,并选用优化的方法进行测试和分析。在实际
操作和维护过程中,不断对其可行性和定义研究进行反馈修
故障预测与健康管理系统验证与确认方法综述
景 博
1
,杨 洲
1
,张 劼
1,2
,周宏亮
1
JING Bo
1
,YANG Zhou
1
,ZHANG Jie
1,2
,ZHOU Hongliang
1
1.空军工程大学 工程学院,西安 710038
2.空军驻甘肃地区军事代表室,兰州 730050
1.Engineering College of Air Force Engineering University,Xi’an 710038,China
2.Air Forces Military Representative Office,Lanzhou 730050,China
JING Bo,YANG Zhou,ZHANG Jie,et al.Review on validation and verification methods of PHM system.Computer En-
gineering and Applications,2011,47(21):23-27.
Abstract:Research motivation on the validation and verification methods in PHM system is introduced showing the status
in the design of the whole system.The methods are classified into three key technologies including performance evaluation
and validation methods,test-bed and uncertainty management.The state-of-art methods as well as their differences and connec-
tion are analyzed in detail.The implementation methods are also proposed.It identifies the current problems and potential re-
search directions.
Key words:Prognostics and Health Management(PHM);validation and verification;performance evaluation;test bed;uncertainty
management
摘 要:介绍了故障预测与健康管理验证与确认的研究动机,说明了该方法在整个系统设计中的地位;将验证和确认方法分为三
大支撑技术:验证方法与性能评估、原型验证系统和不确定性管理,综述了这三种支撑技术的现有方法,分析比较了各方法的区
别和联系,指出了具体的实现途径;点明了故障预测与健康管理系统验证与确认方法要关注的问题,明确了未来的发展趋势。
关键词:故障预测与健康管理;验证与确认;性能评估;原型系统;不确定性管理
DOI:10.3778/j.issn.1002-8331.2011.21.006 文章编号:1002-8331(2011)21-0023-05 文献标识码:A 中图分类号:TP206
+
.3
基金项目:航空科学基金(the Aeronautical Science Foundation of China under Grant No.20101996012);中国博士后基金(No.20090460115)。
作者简介:景博(1965—),女,博士,教授,主要研究领域为故障预测与健康管理,无线传感器网络;杨洲(1985—),男,博士研究生;张劼(1974—),
男,博士,工程师;周宏亮(1972—),男,博士研究生。E-mail:yz~34@163.com
收稿日期:2011-03-28;修回日期:2011-05-28
Computer Engineering and Applications计算机工程与应用
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