基于功率流的海洋潜浮标液压系统ARMA失效机理研究.pdf

2 0 1 1年 1 1 月 第 3 9卷 第 2 1 期 机床与液压 MACHI NE T O0L HYDRAUL I C S NO V ． 2 01 1 Vo 1 ． 3 9 No ． 21 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 2 1 ． 0 4 5 基于功率流的海洋潜浮标液压系统 A R M A失效机理研究 王世明，吴爱平 ，李永乐 上海海洋大学工程学院，上海 2 0 1 3 0 6 摘要具有 自主知识产权的海洋工程装备是国家海洋维权、资源开发、环境保护、减灾防灾的重要载体。由于海洋工 程装备系统复杂、长期受海水侵蚀、故障监测和分离困难，其故障7 0 ％是由液压系统故障引起的，液压系统失效问题已成 为制约海洋工程机械进一步发展的瓶颈。分析典型海洋工程机械装备海洋浮标、潜标液压系统状态监测和故障诊断机 理 ， 提出基于 “ 功率流”原理的典型液压回路 A R M A 自回归滑动平均建模可靠性和故障在线诊断方案，并以流固感应 耦合数据传输和声学矢量传感技术提取海洋浮潜标装备液压系统压力和流量等典型非电量信息 ， 通过改变模型的均值和方 差实现回路不同工作状态特征描述 ，建立失效现象和原因之间的非线性关系，发现 “ 危险因子” ，从而揭示海洋环境中液 压系统失效机理，为业内研究人员提供参考。 关键词 海洋工程装备；浮标；潜标；液压系统；功率流；失效 中图分类号 U 4 6 1 ． 4 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 2 11 5 6 6 M a r i n e S u b me r g e d a n d Bu o y Hy d r a u l i c S y s t e m Fa i l u r e M e c h a n i s m o f ARⅣ S t u d y Ba s e d o n P o we r F l o w WANG S h i mi n g ，WU Ai p i n g，L I Yo n g l e E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ， S h a n g h a i O c e a n U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 1 3 0 6 ，C h i n a Ab s t r a c t Oc e a n e n g i n e e rin g e q u i p me n t wi t h i n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u a l p r o p e r t y ri g h t s i s t h e i mp o rt a n t c a r r i e r o f s a f e g u a r d i n g t h e s t a t e s ma r i n e ri g h t s a n d i n t e r e s t s ，r e s o u r c e d e v e l o p me n t ，e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n a n d d i s a s t e r r e d u c t i o n ．A s o c e a n e n g i n e e ri n g e q u i p me n t s y s t e m i s c o mp l e x a n d l o n g c o r r o d e d b y s e a wa t e r ，i t i s d i f fi c u l t t o mo n i t o r a n d i s o l a t e t h e f a u l t s ．T h e h y d r a u l i c s y s t e m f a u l t s w h i c h c a u s e 7 0 ％ o f t h e o c e an e n gi n e e r i n g e q u i p m e n t f a u l t s h a v e b e c o m e a c o n s t r a i n t f o r f u rt h e r d e v e l o p me n t o f m a ri n e e n gin e e r i n g ma e h i n e r y ．B y a n a l y z i n g t h e m e c h a n i s m o f h y d r a u l i c s y s t e m c o n d i t i o n mo n i t o ri n g a n d f a u l t d i a g n o s i s i n t y p i c a l ma r i n e e n gi n e e r i n g ma e h i n - c r y a n d e q u i p me n t o c e a n b u o y s ，s u b m e r g e d b u o y s ， t h e r e l i a b i l i t y o f A R MA A u t o - R e g r e s s i v e a n d M o v i n g A v e r a g emo d e l b a s e d o n“ p o w e r fl o w”t h e o r y and t h e p l an o f f a u l t d i a g n o s i s w e r e p r o p o s e d i n h y d r a u l i c c i r c u i t s ．T y p i c a l n o n e l e c t ri c al q u ant i t y i n f o r ma t i o n i n h y d r a u l i c s y s t e m s u c h a s p r e s s u r e ，fl o w a n d e t c w e r e g a i n e d b y fl u i d - s o l i d c o u p l i n g i n d u c t i o n d a t a tr a n s mi s s i o n t e c h n o l o g y a n d a c o u s t i c s v e c t o r s e n s i n g t e c h n o l o gy ．T h e me a n a n d s q u a r e v a r i a n c e i n ARMA mo d e l we r e c h an g e d i n o r d e r t o d e s c ri b e d i ff e r e n t w o r k i n g c o n d i t i o n c h a r a c t e ri s t i c s ．Th e n o n l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n the f a i l u r e p h e n o me n o n a n d c a u s e Was e s t a b l i s h e d t o fi n d “ ri s k f a c t o r ” ． Th e n t h e me c h an i s m o f h y d r a u l i c s y s t e m f ail u r e i n o c e a n e n v i ron me n t wa s r e v e a l e d ． I t p rov i d e s r e f e r e n c e f o r r e s e arc h e r s i n t h e i n d u s t r y ． Ke y wo r d s O c e a n e n gin e e ri n g e q u i p m e n t ；B u o y ； S u b m e r g e d b u o y ； H y d r a u l i c s y s t e m； P o w e r fl o w；F a ult 我国是海洋大国，拥有 1 8 0 0 0多千米的大陆海 岸和近 3 5 4万平方公里的可管理的海域， 有 6 0 0 0多 个岛屿和 1 0 0 0多个可以利用的港湾。海洋工程装备 不仅是国家海洋军事维权和海洋经济发展的重要载 体 ，也是国家海洋环境保护、减灾防灾、石油和生物 资源勘探开发、港湾建筑、渔业捕捞、海水养殖工程 等重要基础。特别是近年来 ，南海、东海等海域维权 形势严峻，对具有 自主知识产权的海洋工程装备的研 发显得十分迫切。世界主要海洋大国如美国、法国、 日本等在海洋工程装备的研究和应用方面走在前列。 在我 国科学技术 发展 和海 洋科 技发 展 “ 十一 五” 规 划纲要中，明确提出了未来海洋科技发展的重点 以 维护国家海洋主权 与权 益、促进海洋开发与保护为主 线，深化浅海、开拓深远 ，具备2 0 0海里经济专 属区及西 太平 洋 立体 综合 监 测 与监 控 的技术 能 力 。在 2 0 0 9年的 “ 两会”上，许多代表提 出的 “ 要像重视航空航天技术一样 ，重视海洋技术开发” 的议案受到了国家领导人的高度重视。 收稿 日期2 0 1 0 1 0 2 2 基金项目上海市科委地方院校能力建设重点项 目 0 8 2 1 0 5 1 1 9 o o ；上海教委创新特色资助项目 0 9 Y Z 2 6 9 作者简介王世明 1 9 6 4 一 ，男，博士后 ，教授，主要研究方向为海洋工程装 备的先进设计制造和智能控制技术。 E ma i l s mw a n g s h o u ． e d u ． a n 。 第 2 1 期 王世明 等 基于功率流的海洋潜浮标液压系统 A R M A失效机理研究 1 5 7 1 海洋工程装备的内涵及特点 海洋工程装备包括海洋开发和综合利用中的各种 装备军事装备、海洋石油工程及辅助装备、海洋工 程特种车辆、海洋船舶、深海立体探测与作业技术装 备、海洋滩涂养殖作业装备和海洋新能源开发装备 等；就其作业环境来说，分为岸上、滩涂、浅海和深 海装备，其共同特点是工作环境恶劣、常年受到海 水的侵蚀 ，分散性和流动性大。因此对其耐腐蚀性、 耐压性及系统可靠性提出了更高要求。特别是用于军 事维权的海洋工程装备 ，装备的可靠性会决定一场战 争的胜负甚至改变一个 国家的命运。由于多数海洋工 程装备行走、驱动、作业和控制机构都采用液压技 术 ，而且液压系统朝着复杂化、高压和大流量方向发 展。据统计，海洋工程装备故障7 0 ％是 由于液压系 统故障引起的，我国每年由于液压系统失效造成海洋 工程机械近 2 0 0亿元的损失 。由于海洋装备特殊的 工作环境，给液压系统的信号提取、失效分析和故障 排除带来了很大困难 ，液压系统失效已成为制约海洋 工程装备进一步发展的瓶径。因此 ，解决模块化海洋 环境多源遥感信息融合和数值同化分析关键技术，建 立完整的系统失效分析理论和实验体系显得十分追 七刀 [ 一 。 2 ～ 海洋浮标 、潜标装备 浮潜标装备是海洋军事维权、科学观测、水下作 业 、救生和海洋油气勘探开发的重要载体，其功能和 系统具有典型的代表性。 浮标、潜标技术是2 0世纪 6 0年代由一些海洋发 达国家开始使用并发展起来的。浮标、潜标系统是海 洋环境调查的重要技术装备，具有在恶劣的海洋环境 条件下，无人值守地长期、连续、同步、自动地对海 洋水文、气象诸要素进行全面综合监测的特点 ， 是海 洋观测岸站、调查船和调查飞机在空间上和时间上的 延伸扩展 ，是离岸监测的重要手段。目前浮标和潜标 应用已从海面监测发展到水下直到海底 的立体监测， 测量参数也扩大到水文剖面、水质环境和生态参数、 海洋声学参数、军事和地质参数等。 其观测数据对海洋开发、海洋科学研究、海洋环 境预报治理、海上航行安全、海洋减灾防灾、海洋维 权等具有重要意义。它能实现数据的自动采集、自动 标示和 自动发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船 、 潜水器及声波探测设备一起 ，组成了现代海洋环境立 体监测系统。 我国} A2 0世纪六、七十年代开始，分别开展了 锚 白 浮标和潜标的研制工作。在国家8 6 3高新技术发 展计划的资助下 ，国家海洋技术中心开展了该浮标的 研制工作 ，基本掌握了浮标设计、制造的关键技术 ， 解决了浮标壳体的密封耐压、液压驱动系统、浮标的 自动潜入 、上浮和定深控制、A r g o s 卫星通讯、浮标 配重标定方法等技术难题 ，研制成功了可视深度模拟 压力实验槽。目前已完成了样机制造 ，正在进行海上 试验和改进工作 ，具备了一定的技术基础。 “ 九五”期间海洋技术 中心开展了H ／ H Q B型海 洋潜标系统研制工作，2 0 0 0年完成海上试验，同年 通过有关部门的设计定型审查。在我国南海北部及巴 士海峡海域连续 8 套次的实际使用中，系统回收率达 到 1 0 0 ％，获取资料数百万组 ，最大布放深度达到 4 7 0 0 m。使我 国的潜标技术进入了实际应用阶段 ， 在潜标系统的设计、制造、布放回收等主要技术方面 已接近国际先进水平，具备了研制、生产覆盖我国领 海和周边海域的潜标系统的能力。 国际上通用的结构就是在浮标底部安装气囊，通 过柱塞泵向其泵人和抽出液压油，进而改变浮标的体 积 ，完成浮标的上下工作。用于改变浮标体积的关键 部件是一台单冲程柱塞泵和置于浮标体之外的可变体 积皮囊， 使浮标在水面与最深处之间的任何深度上处 于中性状态。为确保浮标漂浮在水面时的通讯正常， 还要发展卫星定位系统、可靠的数据传输接受和处理 系统。 3 海洋工程装备液压系统失效机理 国内外研究现 状 海洋工程装备液压系统工作环境恶劣、结构复 杂、种类繁多 ，既有确定性因素 ，又有随机因素，各 种因素交错 ，使故障更具有渐变性和隐蔽性。目前工 程装备液压传动系统故障诊断理论和方法主要有基于 传递函数的故 障诊断和基于人工智能 专家系统、 神经网络的故障诊断两大类 “ ] 。诊断方法主要 有 直观检查法、对换诊断法、故障树分析法、动态 响应分析方法和原理推理法。在这些方法中，原理推 理法最复杂但也是最有效的方法，不仅可以在线诊断 已有故障，而且可以预报潜在故障。由于液压系统故 障征兆与故障原因之间存在复杂的非线性映射关系， 不能用简单的函数关系来描述 ，通常需要借助数学方 法 ，如贝叶斯法、时间序列法、模糊诊断法、故障树 分析法等。为提高故障诊断的实时性 ，解决由于搜索 步数太多而引起的组合爆炸问题，还需要借助于智能 诊断法如专家系统、神经网络、小波变换、自适应滤 波、遗传算法、模糊逻辑以及这些方法的结合 ，如混 沌神经网络及混沌预测混合策 。利用遗传算 法和模拟退火混合策略可解决神经网络训练难以求解 的全局最优解的问题 ，具有十分美好的前景 。 3 ． 1 国外研究与应用现状 海洋工程装备及其液压系统故障诊断始于 2 O世 1 5 8 机床与液压 第 3 9卷 纪6 0年代，当时诊断方法大多处于基于直接参数 振动、压力和流量等测量和信号处理。2 0世纪 8 0到9 0年代，液压系统故障诊断技术特别是基于人 工智 能 的诊 断 方法 得 到迅 速 发 展。加拿 大 学 者 T A T G E和 WI N S T O N研究 了用于驱动 卫星天线跟踪 的 海洋装备液压系统故障诊 断，1 9 9 1年英国 Wa l e s大 学 C A R D I F F研究了基于多层感知机的液压系统神经 网络故障诊断，1 9 9 7年法国学者 G A D D O U N A采用未 知输入观测器对液压系统进行故障诊断；同时，基于 未知输入观测器 的鲁棒故障诊断方法得到了广泛研 究 。1 9 9 8年 B a t h大学的 G R O WT H E R发表了题 为 “ F a u l t D i a g n o s i s o f a H y d r a u l i c A c t u a t o r C i r c u i t U s i n g N e u r al N e t w o r k s ”的学术论文，1 9 9 9年 C H R对动态 专家系统进行研究 ，开发出了相应的专家系统应用软 件 ；2 0 0 3年，哥伦 比亚学者 L I N A R I C等采用神经网 络非线性辩识方法对 电液伺服系统的故障进行建模 ， 实现了系统故障诊断。同年 ，加拿大学者 A N等采用 广义卡尔曼滤波方法对液压系统状态进行估计预测 ， 实现了液压系统电气环节的故障诊断 。日本横 滨国立大学、广岛大学、大阪府立大学、千叶大学， 日本的海上技术研究所 N M R I 、韩国的船舶与海 洋工程研究中心 MO E R I 、荷兰的 MA R I N实验室、 荷兰 D e l f t 大学、美 国海军作战研究 中心 N S WC C D，原 T a y l o r 水池及美国船级社 A B S 等科研 机构都对海洋工程装备的可靠性和故障诊断作了深入 研究 。项 目主要 以海洋浮潜标作为研究对象 ， 从 2 0世纪 5 O年代开始，美国、法国、德 国、日本、 加拿大等主要海洋国家都相继研究和应用了浮潜标技 术，并在海洋水下观测和军事维权方面得到广泛应 用。日本在2 0世纪7 O年代初开始研制和使用潜标系 统，美国伍兹霍尔海洋研究所是 目前世界上研究和应 用浮潜标技术最有成效的机构，2 0世纪 7 0年代中 期 ，由 E G G公司在离钻井7 k m、水深 1 6 9 3 m处布 设了浮标系统 ，用于对黑潮进行监测研究，美国海军 把 r 潜标系统用于和军事维权 J 。 3 ． 2 国内研 究与应 用现状 国内对液压系统可靠性和故 障诊断研究起步较 晚，但发展迅猛。清华大学、上海交通大学、哈尔滨 工业大学、大连理工大学、中国海洋大学、华中科技 大学、吉林大学、西安交通大学等校的学者 ，对海洋 工程装备产品的可靠性、电子监控 、远程控制和故障 诊断系统进行了大量的理论和实验研究。华中科技大 学的何岭松、杨叔子研究了基于因特网的设备故障远 程协作诊断技术实现的关键问题 ；清华大学史美林 、 哈尔滨工业大学邢松寅等研究了协同故障诊断中的关 键技术。从 1 9 8 6年开始 ，浙江大学路 甬祥、陈章位 等对液压 系统故障机理和诊 断技术做了深入研究； 1 9 9 2年燕山大学赵永凯等、上海大学邱泽鳞等利用 振动信号进行了液压系统故障诊断研究 。2 0 0 0年 燕山大学高英杰采用信号处理与人工智能诊断相结合 的方法 ，实现了 A G C A u t o m a t i c G a u g e C o n t r o 1 液 压系统的故障诊断；自1 9 9 4年以来 ，北京航空航天 大学多位学者相继利用专家系统、神经网络、小波分 析、鲁棒等方法 实现 了液压 系统智能监测与诊断 ； 2 0 0 2年该校黄志坚教授采用故障树分析方法全面分 析和研究了轧钢机液压系统故障；2 0 0 3年该校张若 青教授采用动态神经网络实现了液压余度舵机伺服系 统的故障诊断。2 0 0 7年吉林大学的卢冬通过基于液 压系统部件的状态概率数据分析研究了国产装载机液 压系统可靠性问题；海军航空工程学院的陆村松从液 压油污染角度研究了液压系统失效问题。王家宏等基 于时间序列与小波分析的船舶柴油机故障诊断 。 华中科技大学朱翔应用功率流对表面裂纹板的振动特 性进行了研究。中船重工旗下的7 1 0 、7 0 2 、7 0 4 、7 1 1 等研究所，中船工业旗下的7 0 8所，上海船舶研究设 计院，中国海洋石油总公司等单位都对海洋工程装备 的可靠性和故障诊断进行了研究。在海洋浮潜标的研 究和应用方面 ，我国国家海洋技术中心在2 0世纪 9 0 年代已基本掌握了浮标设计、制造的关键技术，解决 了浮标壳体的密封耐压、液压驱动系统、浮标的自动 潜入、上浮和定深控制、A r g o s 卫星通讯、浮标配重 标定方法等技术难题。目前我国在北冰洋、南海、东 海、黄海等海域的浅海、深海都投放了大量浮潜标 ， 海上试用水深已达4 7 0 0 m，对海洋调查、海洋监控 和维权都起了非常重要的作用。但 目前国内主要是针 对传统机械设备如大型发电机组、旋转机械、车辆液 压系统可靠性和故障诊断方法进行研究 卜 j ，对海 洋工程装备这种特殊工作环境下的液压系统可靠性和 故障诊断研究还基本属于空白 。 4 基于功率流的海洋潜浮标液压系统 A R MA失效 机 理 由于浮潜 标特定 的工作环境 如深海 、远海、 高压、海水腐蚀等 、严格的条件限制 如质量、体 积等等，对其可靠性提 出了极高的要求。但无论 是液压系统本身的故障，还是与之相连的机械或电气 系统的故障，都可通过液压系统的表征参数如压力 、 流量和温度等非电量信息的变化体现出来，如果选取 液压系统压力、流量和温度等非电量信息作为故障特 征，可以简化方案，更具可操作性。对深海作业装 备，还需要将卫星系统与网络数据传输技术结合，对 定期输送回的系统运行状态数据进行分析 ，判断装备 的可靠性。 第 2 l期 王世明 等基于功率流的海洋潜浮标液压系统 A R MA失效机理研究 1 5 9 功率流 P F 理论是一种基于能量传递的统计 分析方法，非常适合用于流固耦合复杂系统的故障诊 断，其基本思想是避开求解复杂的数理方程，代之以 统计的方法研究系统各部分之间能量的传递和平衡 ， 该方法已被成功地应用于船舶、桥梁、车辆等系统的 振动分析与控制 。海洋浮潜标装备属于典型的流 固耦合能量传递系统， 其液压系统压力受负载影响很 大 ， 而且有突变因素存在，利用功率流理论将液压系 统划分为若干个贮能子系统，并对每个子系统进行逻 辑表达；在一定的频带范围内，每个子系统可以用其 能量的时间空间平均值、简正方式的数 目来表示能量 损耗的因数。作者在前期项目的支持下，对功率流理 论应用于液压系统故障机理分析的可能性进行 了探 讨。A R M A模型与其他建模方法相比有以下特点 引 仅仅考虑某个变量本身的历史数据，而不直接考虑其 他相关随机变量的变化。该模型已被成功应用于工程 学、环境卫生、经济指标和生物统计分析等。海洋工 程装备液压系统属于预测指标数量不大、但预测频度 较高的系统 ，适合应用A R MA模型进行分析。 作者将改进 的功率流理论 和 A R MA模 型结合 ， 对复杂的海洋工程装备液压系统失效机理进行研究 分析 ，该方法尚未有相关报导。作者的研究 ，将为 建立海洋工程装备可靠性和故障监测诊 断预测 的理 论体系，促进 我 国海洋工程行业 技术进步做 出贡 献 川 。 5 文中研究方法 5 ． 1 浮潜标装备的液压系统信息获取 声波是水下远距离信息传播和接收的唯一有效 载体 ，采取流固感应耦合数据传输和海洋水下声学 矢量传感系统可获取系统压力、流量信息 ，声学矢 量传感系统包括一维轴向声压梯度矢量、二维径向 正交加速度矢量和三维组合式矢量传感器 ，具有一 次取压件 和二次取压 件，由传感 器、声发射换 能 器、声接收换能器、选频前置放大器 锁相放大器 和卫星接收装置构成完整的海洋信息传输系统 ，利 用低频声波段和以液压油管作为声传输信息通道 ， 利用专 门设计成带锥顶角 0的声发射换能器和接收 换能器获得高效率的电一声一电的能量转换 ，通过 卫星实现无线传输。 5 ． 2 “ 功率 流” 理 论 的应 用 海洋工程装备 由液压系统 与机械、电气系统组 成 ，无论是液压系统本身的故障，还是与之相连的机 械或电气系统的故障，都可通过液压系统的表征参数 如压力、流量和温度等非电量信息 的变化体现出来。 同时由于液压系统 7 5 ％以上的故障起源于其工作介 质油液的污染 ，油液中携带着有关液压系统故障 丰富的信息。常规油液分析方法耗时长、误差大、不 能进行现场在线测定，温度的变化表现为压力和流量 的变化，因此，作者把系统压力 、流量变化折合成功 率 ，作为系统失效特征来进行综合分析，可以简化方 案 ，使课题实施更具可操作性。 功率流分析法是一种基于能量传递的统计能量分 析方法，功率流表示单位时间内液压系统做功或耗散 能量的能力。海洋浮潜标装备属于典型的流固耦合系 统， 其压力受负载影响很大 ， 而且有突变因素存在。 因此 ，用功率流统计能量分析方法是可行的。利用液 压系统功率键合的逻辑思想，改进 “ 功率流”原理， 形成适合海洋工程装备的功率流分析理论。根据液压 系统的功率流向和分配，将系统划分为动力模块、控 制模块、执行模块，各模块又可划分为很多典型回 路。在某种工况下，液压系统某回路的功率流传递方 向和功率分配数值是一定的，在系统无任何故障的情 况下 ，回路的输出功率就是其额定输出功率 ；在工况 发生变化或发生故障时，回路功率变化和损耗表现为 系统流量和压力的变化。利用声学矢量传感系统获取 系统声波压力、流量信息，对照功率流传递方向、功 率分配、输入功率流与传递功率流的损耗对比等特 性 ， 研究其能量统计特性，实现海洋环境中液压系统 各功能回路逻辑关系构建。 5 ． 3 典型液压回路 的功率流 A R MA模 型的建立， 通过 自相 关函数及协相 关函数 求解 实现 系统故障 分离和可靠性分析 结合基于 “ 随机数” 的计算方法蒙特卡罗 M o n t e C a r l o 方法进行 ，该方法能很好地用来对付 维数的灾难。根据典型液压回路功率的时间序列散点 图、计算自相关函数和偏 自相关函数图识别其平稳 性，对非平稳的时间序列数据进行平稳化处理，直到 处理后的自相关函数和偏 自相关函数的数值非显著非 零。根据所识别 出来 的特征建立相应 的时间序列模 型，可与历史统计数据的累积频率分 C F D 、功率 谱密度 P S D 、均值、方差、峰值 比等进行效果 比 较 ，检验其统计意义 ，观测和验证其效果 ，进一步判 断故障发生部位和元件，实现系统故障分离和可靠性 分析 。 作者曾用此方法成功地实现了海洋救生装备不同 工况的随机振动信号的实验室再现，并发现 “ 危险 因子” 。 5 ． 4 模糊小脑模型 F C MA C 概念的影射与训练 为了保证收敛性、提高运算速度和估计精度，作 者拟利用模糊小脑模型 F C M A C 神经网络来确定 A R M A模型 的结构。利用模糊小脑模型 F C MA C 的最大益处是每次只激活很小的范围进行影射 ，能解 1 6 0 机床与液压 第 3 9卷 决现有的神经网络在对液压系统进行诊断时出现的组 合爆炸问题 ，提高收敛速度。作者曾对 F C M A C理论 及其收敛性和收敛速度进行了深入研究，并利用其成 功地实现了海洋救生装置的快速跟踪与控制。在文 中，将利用 F C M A C来对系统功率流作为 A R MA模型 的输入量进行逻辑映射，以A R MA p ， q 模型的类 别作为输出来建立神经网络，快速地确定最佳的模型 结构 ，并利用 F C M A C的泛化功能，预测故障，以此 建立浮潜标装备的液压系统快速故障诊断理论和实验 体系，并研究推广应用到其他类别的海洋工程装备液 压系统可靠性分析中。 5 ． 5 系统可靠性效果分析评价 借鉴迪基 一福勒检验 D i c k e y ． F u l l e r T e s t 和菲 利普斯 一 佩荣检验 P h i l i p s P e r r o n T e s t 方法，对研 究与实验结果进行评价。这是一种面向多维变量、基 于参数权值和属性矢量特征的评价方法 ，与文中研究 特性十分吻合。 6 结束语 作者以海洋浮标、潜标机械装备液压系统为对 象 ，首次根据改进的功率流原理和 A R M A统计分析 理论 ，用声学矢量传感器提取液压系统功率等重要信 息特征，解决流固感应耦合环境中的数据传输和故障 分离问题，揭示失效机理。将为建立针对海洋工程装 备液压系统可靠性分析理论，促进我国海洋工程装备 理论研究和行业进步 ，对海洋科学研究与开发、海洋 环境预报治理、海洋减灾防灾、海上航行安全、海洋 维权 ， 特别是解决我国军事维权中的海洋装备关键科 学问题提供参考。 参考文献 【 1 】 徐玉如 ， 苏玉民， 庞永杰． 海洋空间智能无人运载器技术 发展展望[ J ] ． 中国舰船研究， 2 0 0 6 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L O F A E R O N A U ． T I C S ， 2 0 0 6 ， 1 9 4 3 4 6 3 5 2 ． 【 1 0 】 V A N D E V E N P e p i j n ， F L A N A G A N， C o l i n T O A L D ani l e ， e t a 1 ． I d e n t i fi c a t i o n a n d C o n t r o l o f Un d e r ． wa t e r Ve h i c l e s w i t h t h e A i d o f N a t u r a l N e t w o r k s [ C] ／ ／ 2 0 0 4 I E E E C o n - f e r e n e e o n R o b o t i c s ， Au t o ma t i o n an d Me c h a t r o n i c s ， S i n g a - p o r e， 2 0 0 4 4 2 84 3 3 ． 【 1 1 】 V E N K A I -A s u B R A M A N I A N V ． A R e v i e w o f P r o c e s s F a u l t D e t e c t i o n and D i a g n o s i s P a r t I Q u a n t i t a t i v e Mo d e l - b a s e d Me t h o d s [ J ] ． C o mp u t e r s a n d C h e m i c al E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 3 ， 2 7 3 2 9 3 3 1 1 ． 【 1 2 】 D O N G M i n ， L I G u o y o u ， L I U C a i ． H y d r a u l i c C o m p o n e n t F a u l t D i a g n o s i s R e s e a r c h B a s e d o n M e mati c alM od a [ C V／ P ro - c e e d i n g s o f t h e 5 t h Wo r l d Co n g r e s s o n I n t e l l i g e n t Co n t r o l a n d A u t o ma t i o n， Ha n g z h o u， C h i n a， 2 0 0 4 1 8 0 31 8 0 6 ． 【 1 3 】 M E L T Z E R G ， D I E N N g u y e n P h o n g ． F a u l t Dia g n o s i s I n G e a r s Op e r a t i n g U n d e r N o n s t a ti o n a r y R o t a t i o n a l U s i n g P o - l a r W a v e l e t A m p l i t u d e M a p s [ J ] ． M e c h a n i c a l S y s t e m a n d s i gnal P r o c e s s i n g ， 加0 4 ． 2 8 9 8 5-9 9