馬達(dá)健康管理設(shè)備和方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]本公開整體涉及飛行器，并且具體地涉及用在飛行器中的馬達(dá)。更具體地，本公開涉及用于管理飛行器中馬達(dá)的健康的方法和設(shè)備。
[0002]飛行器由許多不同的零部件組裝而成。商用飛行器可具有成千上萬(wàn)的零部件。這些零部件形成飛行器中的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括飛行表面控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、飛行娛樂系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、健康管理系統(tǒng)和許多其他類型的系統(tǒng)。
[0003]由于飛行器的復(fù)雜性，通常執(zhí)行健康管理以識(shí)別飛行器何時(shí)需要維修。利用健康管理，可在必要時(shí)而不是基于計(jì)劃表執(zhí)行維修。與可導(dǎo)致對(duì)飛行器執(zhí)行的操作更昂貴的按計(jì)劃表執(zhí)行維修相比較，在較早維修情況下可減少維修飛行器的成本。另外，健康管理系統(tǒng)可用于在將引起計(jì)劃表中斷的系統(tǒng)故障之前發(fā)起維修。
[0004]健康管理系統(tǒng)可監(jiān)控飛行器操作期間的各種條件。例如，傳感器可用于監(jiān)控溫度、振動(dòng)、力或飛行器中其他相關(guān)條件。該信息通常被發(fā)送到健康管理系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)。來(lái)自傳感器的信息可被保存以供日后的分析或者可在飛行器飛行期間進(jìn)行分析。
[0005]當(dāng)前，飛行器中馬達(dá)的管理可不如所期望的那樣準(zhǔn)確。例如，當(dāng)前可用的健康管理系統(tǒng)不可識(shí)別馬達(dá)不期望狀態(tài)的前兆的條件。然而，馬達(dá)的不期望狀態(tài)可導(dǎo)致飛行器的不期望條件。例如，如果風(fēng)扇在飛行器中的環(huán)境系統(tǒng)中不如所期望的那樣操作，則客艙中乘客的舒適水平不如所期望的那樣大。諸如馬達(dá)磨損、阻塞的通氣孔、布線問題、失衡旋轉(zhuǎn)、骯臟元件的條件或其他條件可導(dǎo)致馬達(dá)不如所期望的那樣操作。
[0006]如果發(fā)生由馬達(dá)中軸承的損耗或劣化造成的不期望的振動(dòng)或檢測(cè)到與馬達(dá)不相關(guān)的相似振動(dòng)，則當(dāng)前健康管理系統(tǒng)也可停止馬達(dá)的使用。這些振動(dòng)可通過加速計(jì)或其他振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)。當(dāng)前使用的健康管理系統(tǒng)具有技術(shù)問題，其中檢測(cè)到不期望操作條件的置信水平不如所期望的那樣高。例如，當(dāng)馬達(dá)實(shí)際上沒有以不期望的方式操作時(shí)，當(dāng)前使用的健康管理系統(tǒng)可生成假警報(bào)或使馬達(dá)停止。
[0007]因此，希望有一種考慮到上述問題中的至少一些以及其他可能問題的方法和設(shè)備。例如，希望有一種檢測(cè)馬達(dá)何時(shí)在不期望條件下以高于當(dāng)前使用的健康管理系統(tǒng)當(dāng)前可用的置信水平操作的方法和設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)例示性實(shí)施例中，一種設(shè)備包括用于飛行器的傳感器系統(tǒng)和控制器?？刂破鞅O(jiān)控由傳感器系統(tǒng)生成的傳感器數(shù)據(jù)中的第一組馬達(dá)參數(shù)和第二組外部偏置參數(shù)，其中第一組馬達(dá)參數(shù)用于受飛行器中馬達(dá)的操作影響的環(huán)境，并且第二組外部偏置參數(shù)修改識(shí)別馬達(dá)健康時(shí)的第一組馬達(dá)參數(shù)的影響?？刂破骰诘谝唤M馬達(dá)參數(shù)和第二組外部偏置參數(shù)也識(shí)別馬達(dá)健康?？刂破鬟€基于所識(shí)別的馬達(dá)健康執(zhí)行動(dòng)作?？刂破髟试S增加指示馬達(dá)健康時(shí)的置信水平。
[0009]在另一個(gè)例示性實(shí)施例中，呈現(xiàn)了一種用于管理飛行器中馬達(dá)健康的方法。該過程監(jiān)控從與飛行器相關(guān)聯(lián)的傳感器系統(tǒng)接收的傳感器數(shù)據(jù)中的第一組馬達(dá)參數(shù)和第二組外部偏置參數(shù)。第一組馬達(dá)參數(shù)用于受飛行器中馬達(dá)的操作影響的環(huán)境，并且第二組外部偏置參數(shù)修改識(shí)別馬達(dá)健康時(shí)的第一組馬達(dá)參數(shù)的影響?；诘谝唤M馬達(dá)參數(shù)和第二組外部偏置參數(shù)識(shí)別馬達(dá)健康?；谒R(shí)別的馬達(dá)健康執(zhí)行動(dòng)作，其中控制器允許增加指示馬達(dá)健康時(shí)的置信水平。
[0010]特征和功能可以在本公開的各種實(shí)施例中單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，或者可以結(jié)合在其他實(shí)施例中，其中進(jìn)一步細(xì)節(jié)能夠參照下列描述和附圖了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0011]所認(rèn)為的例示性實(shí)施例的特點(diǎn)的新穎特征在所附的權(quán)利要求書中闡述。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，通過參考以下對(duì)本公開的例示性實(shí)施例的詳細(xì)描述將最好地理解例示性實(shí)施例及其優(yōu)選使用模式和特征，其中:
[0012]圖1是根據(jù)例示性實(shí)施例的健康管理環(huán)境的方框圖的圖示；
[0013]圖2是根據(jù)例示性實(shí)施例的用于識(shí)別馬達(dá)健康的數(shù)據(jù)流的方框圖的圖示；
[0014]圖3是根據(jù)例示性實(shí)施例的用于管理馬達(dá)健康的過程的高級(jí)別流程圖的圖示；
[0015]圖4是根據(jù)例示性實(shí)施例的用于管理飛行器中馬達(dá)的過程的流程圖的圖示；
[0016]圖5是根據(jù)例示性實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間點(diǎn)的不期望操作條件的可能性的過程的流程圖的圖示；
[0017]圖6是根據(jù)例示性實(shí)施例的用于使用參數(shù)識(shí)別不期望操作條件存在的可能性的過程的流程圖的圖示；
[0018]圖7是根據(jù)例示性實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖的圖示；
[0019]圖8是根據(jù)例示性實(shí)施例的方框圖形式的飛行器制造和維護(hù)方法的圖示；以及
[0020]圖9是其中可以實(shí)施示例性實(shí)施例的方框圖形式的飛行器的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0021]例示性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到一個(gè)或多個(gè)不同注意事項(xiàng)。例如，例示性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到在確定馬達(dá)是否如所述期望的那樣操作時(shí)，當(dāng)前健康管理系統(tǒng)通常將來(lái)自傳感器系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)與固定閾值相比較。例示性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到固定閾值未考慮馬達(dá)操作的不同階段。例如，馬達(dá)在馬達(dá)操作的啟動(dòng)階段、穩(wěn)態(tài)階段和停機(jī)階段可具有用于特定參數(shù)的不同值。
[0022]進(jìn)一步地，例示性實(shí)施例也認(rèn)識(shí)并考慮到當(dāng)前使用的健康管理系統(tǒng)未考慮到可影響針對(duì)馬達(dá)正被監(jiān)控的參數(shù)的其他因素。例如，例示性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到環(huán)境中的壓力在飛行器飛行的起飛、上升和巡航階段可變化。這些壓力差異可影響針對(duì)馬達(dá)正被監(jiān)控的參數(shù)。例如，壓力變化可影響馬達(dá)輸出處的壓力。
[0023]因此，例示性實(shí)施例提供一種用于飛行器中健康管理系統(tǒng)的方法和設(shè)備。健康管理系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)和控制器。傳感器系統(tǒng)是用于飛行器的傳感器系統(tǒng)?？刂破鞅O(jiān)控由傳感器系統(tǒng)生成的傳感器數(shù)據(jù)中的第一組馬達(dá)參數(shù)和第二組外部偏置參數(shù)。第一組馬達(dá)參數(shù)用于受飛行器中馬達(dá)的操作影響的環(huán)境，并且第二組外部偏置參數(shù)修改識(shí)別馬達(dá)健康時(shí)的第一組馬達(dá)參數(shù)具有的影響?？刂破骰诘谝唤M馬達(dá)參數(shù)和第二組外部偏置參數(shù)識(shí)別馬達(dá)健康?？刂破饕部苫谒R(shí)別的馬達(dá)健康執(zhí)行動(dòng)作。以這種方式，控制器允許增加指示馬達(dá)健康時(shí)的置信水平。
[0024]如本文所用，當(dāng)“一組”參照項(xiàng)目使用時(shí)，其意指一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。例如，第一組馬達(dá)參數(shù)是一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)參數(shù)。
[0025]現(xiàn)在參照附圖并且具體地參照?qǐng)D1，其根據(jù)例示性實(shí)施例描述了健康管理環(huán)境的方框圖的圖示。在該例示性示例中，健康管理環(huán)境100包括帶有健康管理系統(tǒng)104的飛行器 102。
[0026]飛行器102可采取各種形式。例如，飛行器102可以選自下列中的一種:商用飛機(jī)、軍用飛行器、運(yùn)油車、旋翼飛機(jī)、直升飛機(jī)或某一其他合適類型的飛行器。
[0027]健康管理系統(tǒng)104與飛行器102相關(guān)聯(lián)，并且監(jiān)控飛行器102的健康106。當(dāng)一個(gè)部件與另一個(gè)部件相“關(guān)聯(lián)”時(shí)，在所描繪的示例中所述關(guān)聯(lián)是物理關(guān)聯(lián)。例如，第一部件即健康管理系統(tǒng)104可通過以下方式中的至少一種被認(rèn)為與第二部件即飛行器102物理相關(guān)聯(lián):固定到第二部件、粘結(jié)到第二部件、安裝到第二部件、焊接到第二部件、緊固到第二部件或以某一其他合適方式連接到第二部件。第一部件也可使用第三部件連接到第二部件。第一部件也可通過形成為第二部件的一部分、形成為第二部件的延伸部或上述兩者被認(rèn)為與第二部件物理相關(guān)聯(lián)。
[0028]如本文所用，短語(yǔ)“……中的至少一個(gè)”在與一列項(xiàng)目一起使用時(shí)是指可以使用所列項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的不同組合，并且可以需要該列表中的每個(gè)項(xiàng)目中的僅一個(gè)。換句話說(shuō)，“……中的至少一個(gè)”是指可以使用來(lái)自該列表中的項(xiàng)目的任何組合和若干個(gè)項(xiàng)目，但不是列表中所有項(xiàng)目都是需要的。項(xiàng)目可以是特定的對(duì)象、事物或類別。
[0029]例如但不限于，“項(xiàng)目A、項(xiàng)目B和項(xiàng)目C中的至少一個(gè)”可以包括項(xiàng)目A、項(xiàng)目A和項(xiàng)目B或項(xiàng)目B。該示例也可包括項(xiàng)目A、項(xiàng)目B以及項(xiàng)目C或項(xiàng)目B和項(xiàng)目C。當(dāng)然，可以存在這些項(xiàng)目中的任何組合。在一些例示性示例中，“……中的至少一個(gè)”可以是例如但不限于兩個(gè)項(xiàng)目A、一個(gè)項(xiàng)目B和十個(gè)項(xiàng)目C ;四個(gè)項(xiàng)目B和七個(gè)項(xiàng)目C ;或者一些其他合適的組合。
[0030]例如，健康管理系統(tǒng)104可監(jiān)控飛行器102中的馬達(dá)108。在該例示性示例中，馬達(dá)108是旋轉(zhuǎn)馬達(dá)110。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)110生成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。馬達(dá)108可選自下列中的一種:電動(dòng)馬達(dá)、風(fēng)扇、栗、致動(dòng)器、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)或某一其他合適類型的馬達(dá)。
[0031]健康管理系統(tǒng)104監(jiān)控馬達(dá)108的健康106。健康106可包括馬達(dá)108是否具有不期望操作條件112。如所描繪的，當(dāng)馬達(dá)108不如所期望的那樣執(zhí)行時(shí)，馬達(dá)108具有不期望操作條件112。在一些例示性示例中，當(dāng)馬達(dá)108以不期望的性能水平或馬達(dá)108不能操作中的至少一個(gè)執(zhí)行時(shí)，馬達(dá)108具有不期望操作條件112。例如，馬達(dá)108可比所期望的消耗更多的電流或電力。在另一個(gè)例示性示例中，馬達(dá)108不可生成如所期望的那樣多的壓力。在例示性示例中，壓力是空氣壓力。在又一個(gè)例示性示例中，當(dāng)馬達(dá)108不操作時(shí)，馬達(dá)108具有不期望操作條件112。換句話說(shuō)，馬達(dá)108不旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。
[0032]在例示性示例中，健康管理系統(tǒng)104可由多個(gè)不同部件構(gòu)成。如所描繪的，健康管理系統(tǒng)104包括傳感器系統(tǒng)114和控制器116。
[0033]在例示性示例中，傳感器系統(tǒng)114用于飛行器102。傳感器系統(tǒng)114使用一組傳感器120生成傳感器數(shù)據(jù)118。
[0034]傳感器系統(tǒng)114中的傳感器120可包括所有相同類型的傳感器或不同類型的傳感器。在例示性示例中，傳感器120可選自下列中的至少一種:溫度傳感器、加速計(jì)、壓力傳感器、麥克風(fēng)、應(yīng)變儀、電壓傳感器、扭矩傳感器、電流傳感器或某一其他合適類型的傳感器。
[0035]如所描繪的，使用飛行器102中現(xiàn)有傳感器可實(shí)施傳感器120。因此，可以不必升級(jí)或翻新現(xiàn)有飛行器以實(shí)施健康管理系統(tǒng)104，從而識(shí)別馬達(dá)108的健康106。進(jìn)一步地，當(dāng)設(shè)計(jì)飛行器102時(shí)，可以不需要在傳感器120中添加附加傳感器。
[0036]在例示性示例中，控制器116識(shí)別馬達(dá)108的健康106?？?