(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210671826.5 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 柏林　唐智　吴过　孙孔　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种面向液体火箭发动机试验台健康管理 的故障编辑发生方法及装置 (57)摘要 本发明涉及液体火箭发动机试验台健康管 理系统领域， 公开了一种发动机试验台架故障信 号编辑方法及故障模拟发生装置。 方法包括研究 液体火箭发动机试验台故障机理， 采集发动机试 车台历史状态信号； 分析发动机试验台故障模 型， 剖析试验台故障表现形式及影响方式； 探明 发动机试车台正常状态与各种失效模式之间的 映射关系； 并采用硬件在环仿真作为故障模拟发 生装置， 设计故障发生装置原理图并选配模拟发 生板卡。 该装置将模拟出的故障转换成相应的电 信号发送出去， 由试验健康管理系统进行接收， 用于完成对健康监测系统的全面功能测试。 本发 明可以模拟液体 火箭发动机试验台液路泄露， 阀 门堵塞等故障， 为研究试验台健康系统提供有效 途径。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115238404 A 2022.10.25 CN 115238404 A 1.故障可编辑信号 生成方法， 其特 征在于： 包 含以下步骤 S1： 分析试验台液路情况， 获取 试车实验正常状态数据。 S2： 通过故障模式及影响分析方法， 得到故障模式模型， 包括故障影响， 参数表现和 故 障控制等。 S3： 建立线性或者非线性映射的状态模式映射关系， 通过此映射关系， 由正常实测数据 得到故障可编辑信号。 映射库如下： S31： 过滤器冰堵映射关系： 式中 n为信号长度； Pto'2(t)表示压力故障表现参量； P′44(t)为压力故障表现参量； qmo ′1(t)为流量故障表现参量； 为空气储罐压力 均值； 为管路压力均值； 是管路空气流 量均值。 S32： 过滤器煤油堵塞映射关系： 式中 Ptf′2(t)和qmf'(t)分别表示压力和流量故障参量； 和 分别表示煤油储罐压 力与流量均值。 S33： 管路泄 露故障映射关系： 式中Pio'(t)和Tio'(t)分别为压力和温度故障参量； Tio(t)和Pio(t)分别为管路正常 状态温度和压力。 S34： 管路阀门故障 映射关系： If2(t)＝0权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238404 A 2S4： 使用基于变异粒子群优化的支持向量数据描述模型验证故障可编辑信号的正确 性。 S5： 基于HIL的故障编辑信号发生， 由试验健康管理系 统进行接收验证， 实现对试验台 架健康管理系统保护能力和故障监测灵敏度、 可靠性的评估。 2.液体火箭发动机试验台故障编辑信号验证方法， 其特 征在于： 模型优化目标采用变异粒子群优化算法得到支持向量数据描述模型(SVDD)中惩罚因 子C与核参数δ 的最佳超参数组合， 并通过历史正常状态数据建立最小超球体， 其约束条件 如下： 式中ζi表示松弛变量， 用于控制离群野值对决策边界的影响； C用于平衡超球体体积与 决策误差 。 通过建立描述 正常状态样本得超球 体得到决策边界， 超球 体半径如下： 判别方式： 对液体火箭发动机 试验台故障模拟信号的样本求其到超球体中心的距离R*， 判断|R|和|R*|的大小关系决定 其是否属于故障模拟信号， 若|R*|＞|R|， 则判定该样本是故 障信号； 若 |R*|＜|R|， 则待测模拟信号异常。 3.基于HIL的液体火箭发动机试验台健康管理系统功能验证装置， 其中涉及故障模拟 发生原理图及硬件配置， 其特 征在于： 故障发生装置包含波形处理模块， 编解码器， 双口RAM， PXI接口， 控制协议， 其中采用 PXIe‑8840板卡作为控制器； PXIe ‑4322*2＝16ch板卡模拟发生试验台管路压力信号； 一种 低压32通道输出模块41 ‑761‑001*1＝32ch板卡模拟热电偶的操作， 可覆盖大多数热电偶类 型； 采用型号为PXIe ‑6738*1＝32ch的板卡模拟燃料管路阀门电流； 采用PXIe ‑4080*1板卡 作为数字万用表； 采用PXIe ‑7821*1型号的板卡生成加速度信号； 阀门负载仿真器使用 PXIe‑6363*1＝32ch型号板卡， 其有8个功率电阻； 设备通讯使用PXIe ‑8431*1＝8c h板卡。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238404 A 3