一种喷水推进装置闭环控制回路PHM的验证系统及方法与流程

本发明涉及预测性维护与健康管理领域，特别是涉及一种喷水推进装置闭环控制回路phm的验证系统及方法。

背景技术：

1、喷水推进装置是船舶、潜艇等水上交通工具中重要的推进系统，能够提供高效、可靠的推进力，确保船只快速、稳定地行驶。然而，由于长期使用和恶劣环境影响，喷水推进装置容易出现故障和损坏，对船只的安全和性能产生严重影响。

2、为了保障喷水推进装置的可靠性和安全性，开发一种有效的预测性维护与健康管理(prognosticsandhealthmanagement，phm)系统变得至关重要。通过收集、分析和利用喷水推进装置实时数据，phm系统能够实现故障预测、预防和维护，降低维护成本和停机时间，提高设备的可靠性和可用性，确保船只的安全和性能。验证和确认是phm发展和部署过程中的一个重要步骤。一旦phm系统投入运行之后，再对其进行修改将耗费巨大的人力、物力和财力，因此，在发展phm技术的同时发展其验证和确认技术是十分重要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种喷水推进装置闭环控制回路phm的验证系统及方法，可实现喷水推进装置闭环控制回路的phm的性能验证，保证喷水推进装置闭环控制回路的phm系统的可靠性和可用性，进入提高船只的安全性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种喷水推进装置闭环控制回路phm的验证系统，所述仿真验证系统包括：故障数据仿真模块、故障数据输出控制模块、故障数据输出模块、故障数据采集模块、故障数据采集控制模块；

4、所述故障数据仿真模块在amesim软件中创建，所述故障数据仿真模块用于基于amesim仿真模型和amesim故障注入模型对喷水推进装置闭环控制回路的不同故障进行仿真；

5、所述故障数据输出控制模块在labview软件中建立，所述故障数据输出控制模块用于对故障数据仿真模块进行控制，并获取故障数据仿真模块输出的仿真数据；所述故障数据仿真模块与所述故障数据输出控制模块之间通过dll文件进行通信；

6、所述故障数据输出模块用于将仿真数据输出至外设仪器设备上，所述故障数据输出控制模块通过pxi会话的方式与故障数据输出模块连接；

7、所述故障数据输出模块与所述故障数据采集模块连接；所述故障数据采集模块采用pxi会话的方式与故障数据采集控制模块连接；所述故障数据采集模块用于将所述故障数据输出模块输出的仿真数据采集至故障数据采集控制模块中；

8、所述故障数据采集控制模块在labview软件中建立，所述故障数据采集控制模块用于基于所述仿真数据对喷水推进装置闭环控制回路的phm性能进行验证。

9、可选的，所述amesim仿真模型为对喷水推进装置闭环控制回路进行仿真的模型，所述amesim故障注入模型为在amesim仿真模型中注入不同故障的模型；

10、所述amesim仿真模型和所述amesim故障注入模型中均设置有传感器和信号激励接口；

11、所述传感器至少用于输出仿真数据；

12、所述信号激励接口至少用于输入控制指令。

13、可选的，所述amesim故障注入模型包括：液压泵泄露故障子模型、管路堵塞故障子模型、管路泄露故障子模型、液压缸外泄漏故障子模型、溢流阀故障子模型和液压油中掺入空气故障子模型。

14、可选的，所述故障数据仿真模块与所述故障数据输出控制模块之间通过dll文件进行通信，具体包括：

15、在amesim软件中，将amesim仿真模型和amesim故障注入模型编译成动态链接库文件；

16、在labview软件中，所述故障数据输出控制模块通过条件结构调用所述动态链接库文件。

17、可选的，所述故障数据输出模块包括：第一ethernet-to-pxi桥接器、第一pxi零槽控制器、p209模块和hit p209专用测试板；

18、所述故障数据输出控制模块与第一ethernet-to-pxi桥接器连接，所述第一ethernet-to-pxi桥接器与以太网交换机连接，所述以太网交换机与所述第一pxi零槽控制器连接，所述第一pxi零槽控制器与所述p209模块连接，所述p209模块与所述hit p209专用测试板连接，所述hit p209专用测试板用于连接外设仪器设备。

19、可选的，所述故障数据采集模块包括scb-68a数据采集器连接器、nipxi-6123多通道数据采集卡、第二pxi零槽控制器和第二ethernet-to-pxi桥接器；

20、所述scb-68a数据采集器连接器与所述故障数据输出模块连接，所述scb-68a数据采集器连接器还与所述nipxi-6123多通道数据采集卡连接，所述nipxi-6123多通道数据采集卡与所述第二pxi零槽控制器连接，所述第二pxi零槽控制器与以太网交换机连接，以太网交换机与所述第二ethernet-to-pxi桥接器连接，所述第二ethernet-to-pxi桥接器与所述故障数据采集控制模块连接。

21、可选的，在基于所述仿真数据对喷水推进装置闭环控制回路的phm性能进行验证的方面，所述故障数据采集控制模块具体用于：

22、在labview软件中执行“元素入队列”指令，将从故障数据采集模块接收的仿真数据存储至队列中；

23、在labview软件中执行“元素出队列”指令，从队列中调取仿真数据；

24、调用喷水推进装置闭环控制回路的phm算法模型，并将调取的将仿真数据输入至phm算法模型中，获得预测结果；

25、基于所述预测结果对喷水推进装置闭环控制回路的phm性能进行验证。

26、一种喷水推进装置闭环控制回路phm的验证方法，所述验证方法应用于上述的验证系统，所述验证方法包括：

27、在amesim软件中创建故障数据仿真模块；

28、在labview软件中建立创建故障数据输出控制模块和故障数据采集控制模块；

29、基于硬件设备创建故障数据输出模块和故障数据采集模块；

30、利用故障数据仿真模块、故障数据输出控制模块、故障数据输出模块、故障数据采集模块、故障数据采集控制模块对喷水推进装置闭环控制回路在不同故障下的运行过程进行联合仿真，获得仿真数据；

31、将所述仿真数据输入至喷水推进装置闭环控制回路的phm算法模型中，对喷水推进装置闭环控制回路的phm性能进行验证。

32、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

33、本发明实施例提供一种喷水推进装置闭环控制回路phm的验证系统及方法，所述仿真验证系统包括：故障数据仿真模块、故障数据输出控制模块、故障数据输出模块、故障数据采集模块、故障数据采集控制模块；所述故障数据仿真模块在amesim软件中创建，所述故障数据仿真模块用于基于amesim仿真模型和amesim故障注入模型对喷水推进装置闭环控制回路的不同故障进行仿真；所述故障数据输出控制模块在labview软件中建立，所述故障数据输出控制模块用于对故障数据仿真模块进行控制，并获取故障数据仿真模块输出的仿真数据；所述故障数据仿真模块与所述故障数据输出控制模块之间通过dll文件进行通信；所述故障数据输出模块用于将仿真数据输出至外设仪器设备上，所述故障数据输出控制模块通过pxi会话的方式与故障数据输出模块连接；所述故障数据输出模块与所述故障数据采集模块连接；所述故障数据采集模块采用pxi会话的方式与故障数据采集控制模块连接；所述故障数据采集模块用于将所述故障数据输出模块输出的仿真数据采集至故障数据采集控制模块中；所述故障数据采集控制模块在labview软件中建立，所述故障数据采集控制模块用于基于所述仿真数据对喷水推进装置闭环控制回路的phm性能进行验证。本发明实施例中，喷水推进装置闭环控制回路的建模仿真与故障模式注入采用amesim软件实现，数据输出由labview平台通过集成仪器通信协议利用pxi硬件设备实现，利用基于amesim和labview联合仿真技术可以实现喷水推进装置闭环控制回路不同故障模式下仿真数据的输出，从而解决了现场实验成本高昂、故障注入困难的问题，大大提高了phm验证的效率和实时性，数据采集和phm系统验证与确认由labview平台开发，数据采集通过集成仪器通信协议利用pxi硬件设备实现，labview可以方便地调用matlab、python，这为集成相关phm算法提供了高效的途径，通过labview图形化编程功能可以进行phm系统评价指标计算，进而形成完整的phm系统的评估与验证平台。这为phm验证系统的开发提供了高度的灵活性和可扩展性。