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CN105527971A - 马达健康管理设备和方法 - Google Patents

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CN105527971A CN201510651360.2A CN201510651360A CN105527971A CN 105527971 A CN105527971 A CN 105527971A CN 201510651360 A CN201510651360 A CN 201510651360A CN 105527971 A CN105527971 A CN 105527971A
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Abstract

呈现了一种用于在飞行器中管理马达健康的方法和设备。监控从与飞行器相关联的传感器系统接收的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数，其中第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一马达组马达参数的影响。基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达健康。基于所识别的马达健康执行动作，其中控制器能够允许增加指示马达健康时的置信水平。

Description

马达健康管理设备和方法
背景技术
本公开整体涉及飞行器，并且具体地涉及用在飞行器中的马达。更具体地，本公开涉及用于管理飞行器中马达的健康的方法和设备。
飞行器由许多不同的零部件组装而成。商用飞行器可具有成千上万的零部件。这些零部件形成飞行器中的系统。所述系统包括飞行表面控制系统、发动机、结构系统、飞行娱乐系统、环境系统、飞行控制系统、导航计算机、健康管理系统和许多其他类型的系统。
由于飞行器的复杂性，通常执行健康管理以识别飞行器何时需要维修。利用健康管理，可在必要时而不是基于计划表执行维修。与可导致对飞行器执行的操作更昂贵的按计划表执行维修相比较，在较早维修情况下可减少维修飞行器的成本。另外，健康管理系统可用于在将引起计划表中断的系统故障之前发起维修。
健康管理系统可监控飞行器操作期间的各种条件。例如，传感器可用于监控温度、振动、力或飞行器中其他相关条件。该信息通常被发送到健康管理系统中的计算机。来自传感器的信息可被保存以供日后的分析或者可在飞行器飞行期间进行分析。
当前，飞行器中马达的管理可不如所期望的那样准确。例如，当前可用的健康管理系统不可识别马达不期望状态的前兆的条件。然而，马达的不期望状态可导致飞行器的不期望条件。例如，如果风扇在飞行器中的环境系统中不如所期望的那样操作，则客舱中乘客的舒适水平不如所期望的那样大。诸如马达磨损、阻塞的通气孔、布线问题、失衡旋转、肮脏元件的条件或其他条件可导致马达不如所期望的那样操作。
如果发生由马达中轴承的损耗或劣化造成的不期望的振动或检测到与马达不相关的相似振动，则当前健康管理系统也可停止马达的使用。这些振动可通过加速计或其他振动检测器检测。当前使用的健康管理系统具有技术问题，其中检测到不期望操作条件的置信水平不如所期望的那样高。例如，当马达实际上没有以不期望的方式操作时，当前使用的健康管理系统可生成假警报或使马达停止。
因此，希望有一种考虑到上述问题中的至少一些以及其他可能问题的方法和设备。例如，希望有一种检测马达何时在不期望条件下以高于当前使用的健康管理系统当前可用的置信水平操作的方法和设备。
发明内容
在一个例示性实施例中，一种设备包括用于飞行器的传感器系统和控制器。控制器监控由传感器系统生成的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数，其中第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一组马达参数的影响。控制器基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数也识别马达健康。控制器还基于所识别的马达健康执行动作。控制器允许增加指示马达健康时的置信水平。
在另一个例示性实施例中，呈现了一种用于管理飞行器中马达健康的方法。该过程监控从与飞行器相关联的传感器系统接收的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数。第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一组马达参数的影响。基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达健康。基于所识别的马达健康执行动作，其中控制器允许增加指示马达健康时的置信水平。
特征和功能可以在本公开的各种实施例中单独实现，或者可以结合在其他实施例中，其中进一步细节能够参照下列描述和附图了解到。
附图说明
所认为的例示性实施例的特点的新颖特征在所附的权利要求书中阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下对本公开的例示性实施例的详细描述将最好地理解例示性实施例及其优选使用模式和特征，其中：
图1是根据例示性实施例的健康管理环境的方框图的图示；
图2是根据例示性实施例的用于识别马达健康的数据流的方框图的图示；
图3是根据例示性实施例的用于管理马达健康的过程的高级别流程图的图示；
图4是根据例示性实施例的用于管理飞行器中马达的过程的流程图的图示；
图5是根据例示性实施例的用于预测未来时间点的不期望操作条件的可能性的过程的流程图的图示；
图6是根据例示性实施例的用于使用参数识别不期望操作条件存在的可能性的过程的流程图的图示；
图7是根据例示性实施例的数据处理系统的方框图的图示；
图8是根据例示性实施例的方框图形式的飞行器制造和维护方法的图示；以及
图9是其中可以实施示例性实施例的方框图形式的飞行器的图示。
具体实施方式
例示性实施例认识并考虑到一个或多个不同注意事项。例如，例示性实施例认识并考虑到在确定马达是否如所述期望的那样操作时，当前健康管理系统通常将来自传感器系统的传感器数据与固定阈值相比较。例示性实施例认识并考虑到固定阈值未考虑马达操作的不同阶段。例如，马达在马达操作的启动阶段、稳态阶段和停机阶段可具有用于特定参数的不同值。
进一步地，例示性实施例也认识并考虑到当前使用的健康管理系统未考虑到可影响针对马达正被监控的参数的其他因素。例如，例示性实施例认识并考虑到环境中的压力在飞行器飞行的起飞、上升和巡航阶段可变化。这些压力差异可影响针对马达正被监控的参数。例如，压力变化可影响马达输出处的压力。
因此，例示性实施例提供一种用于飞行器中健康管理系统的方法和设备。健康管理系统包括传感器系统和控制器。传感器系统是用于飞行器的传感器系统。控制器监控由传感器系统生成的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数。第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一组马达参数具有的影响。控制器基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达健康。控制器也可基于所识别的马达健康执行动作。以这种方式，控制器允许增加指示马达健康时的置信水平。
如本文所用，当“一组”参照项目使用时，其意指一个或多个项目。例如，第一组马达参数是一个或多个马达参数。
现在参照附图并且具体地参照图1，其根据例示性实施例描述了健康管理环境的方框图的图示。在该例示性示例中，健康管理环境100包括带有健康管理系统104的飞行器102。
飞行器102可采取各种形式。例如，飞行器102可以选自下列中的一种：商用飞机、军用飞行器、运油车、旋翼飞机、直升飞机或某一其他合适类型的飞行器。
健康管理系统104与飞行器102相关联，并且监控飞行器102的健康106。当一个部件与另一个部件相“关联”时，在所描绘的示例中所述关联是物理关联。例如，第一部件即健康管理系统104可通过以下方式中的至少一种被认为与第二部件即飞行器102物理相关联：固定到第二部件、粘结到第二部件、安装到第二部件、焊接到第二部件、紧固到第二部件或以某一其他合适方式连接到第二部件。第一部件也可使用第三部件连接到第二部件。第一部件也可通过形成为第二部件的一部分、形成为第二部件的延伸部或上述两者被认为与第二部件物理相关联。
如本文所用，短语“……中的至少一个”在与一列项目一起使用时是指可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可以需要该列表中的每个项目中的仅一个。换句话说，“……中的至少一个”是指可以使用来自该列表中的项目的任何组合和若干个项目，但不是列表中所有项目都是需要的。项目可以是特定的对象、事物或类别。
例如但不限于，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以包括项目A、项目A和项目B或项目B。该示例也可包括项目A、项目B以及项目C或项目B和项目C。当然，可以存在这些项目中的任何组合。在一些例示性示例中，“……中的至少一个”可以是例如但不限于两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或者一些其他合适的组合。
例如，健康管理系统104可监控飞行器102中的马达108。在该例示性示例中，马达108是旋转马达110。旋转马达110生成旋转运动。马达108可选自下列中的一种：电动马达、风扇、泵、致动器、液压马达、气动马达或某一其他合适类型的马达。
健康管理系统104监控马达108的健康106。健康106可包括马达108是否具有不期望操作条件112。如所描绘的，当马达108不如所期望的那样执行时，马达108具有不期望操作条件112。在一些例示性示例中，当马达108以不期望的性能水平或马达108不能操作中的至少一个执行时，马达108具有不期望操作条件112。例如，马达108可比所期望的消耗更多的电流或电力。在另一个例示性示例中，马达108不可生成如所期望的那样多的压力。在例示性示例中，压力是空气压力。在又一个例示性示例中，当马达108不操作时，马达108具有不期望操作条件112。换句话说，马达108不旋转、转动或移动。
在例示性示例中，健康管理系统104可由多个不同部件构成。如所描绘的，健康管理系统104包括传感器系统114和控制器116。
在例示性示例中，传感器系统114用于飞行器102。传感器系统114使用一组传感器120生成传感器数据118。
传感器系统114中的传感器120可包括所有相同类型的传感器或不同类型的传感器。在例示性示例中，传感器120可选自下列中的至少一种：温度传感器、加速计、压力传感器、麦克风、应变仪、电压传感器、扭矩传感器、电流传感器或某一其他合适类型的传感器。
如所描绘的，使用飞行器102中现有传感器可实施传感器120。因此，可以不必升级或翻新现有飞行器以实施健康管理系统104，从而识别马达108的健康106。进一步地，当设计飞行器102时，可以不需要在传感器120中添加附加传感器。
在例示性示例中，控制器116识别马达108的健康106。控制器116可在软件、硬件、固件或它们的组合中实施。当使用软件时，由控制器116执行的操作可以以经配置在硬件诸如处理器单元上运行的程序代码实施。当使用固件时，由控制器116执行的操作可以以程序代码和数据实施并且存储在持久性存储器中以在处理器单元上运行。当采用硬件时，该硬件可包括电路，所述电路操作以在控制器116中执行操作。
在例示性示例中，硬件可采取电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置或经配置执行多个操作的某一其他合适类型的硬件的形式。关于可编程逻辑装置，该装置可经配置执行多个操作。该装置可在稍后的时间重新配置或者可经永久性地配置执行多个操作。可编程逻辑装置包括例如可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列和其他合适的硬件装置。另外，该过程在与无机部件整合的有机部件中实施，并且可以完全由人类除外的有机部件构成。例如，所述过程可在有机半导体中实施为电路。
控制器116可以在计算机系统122中实施。计算机系统122可以是一个或多个数据处理系统。当存在一个以上数据处理系统时，这些数据处理系统可使用通信介质彼此通信。通信介质可以是网络。数据处理系统可以选自下列中的至少一种：计算机、服务器计算机、平板电脑、电子航空旅行袋、移动电话或某一其他合适的数据处理系统。
如所描绘的，控制器116监控由传感器系统114生成的传感器数据118中的第一组马达参数124和第二组外部偏置参数126。控制器116与传感器系统114通信并且接收包含这些参数的信息的传感器数据118。
在例示性示例中，第一组马达参数124用于受飞行器102中马达108的操作影响的环境。在例示性示例中，第一组马达参数124可选自下列中的至少一种：至马达中的输入压力、马达的输出压力、马达温度、轴承温度、马达振动、马达噪音、马达扭矩、马达电压、马达电流或关于可受马达108的操作影响的环境的某一其他合适参数。
例如，来自马达108的热量被检测为马达温度。作为另一个示例，当马达108操作时，马达电流是由马达108通过马达周围的环境中的一根或多根电线汲取的电流。
第二组外部偏置参数126修改由控制器116识别马达108的健康106时的第一组马达参数124具有的影响。如所描绘的，第二组外部偏置参数126选自下列中的一种：命令输入、海拔、周围温度、电压源、冲压空气压力、周围振动、飞行器线电压、周围噪音或对第一组马达参数124中的一个或多个具有影响的某一其他合适参数。
如所描绘的，关于在接收来自传感器系统114的传感器数据118中的这些参数，控制器116基于第一组马达参数124和第二组外部偏置参数126识别马达108的健康106。在该例示性示例中，控制器116基于如由控制器116识别的马达108的健康106执行动作128。在一个例示性示例中，动作128选自下列中的至少一种：确定马达108是否如所期望的那样操作、确定马达108的不期望操作条件112是否存在，或者预测马达108的不期望操作条件112将何时存在。当马达108如所期望的那样操作时，存在马达108的期望操作条件。
在另一个例示性示例中，当存在不期望操作条件112时，动作128可选自下列中的至少一种：生成日志条目、发送指示马达健康的消息、生成飞行器中的警报、发送维修请求、中止马达操作、记录第一组马达参数的数据、记录第二组偏置参数的数据、发送指示不期望操作条件的融合可能性的置信水平的消息、发送指示未来时间的马达健康的消息或某一其他合适动作。在另一个例示性示例中，动作128可以是不采取动作。以这种方式，控制器116允许增加指示马达108的健康106时的置信水平130。如所描绘的，马达108的健康106可选自马达108的当前健康和未来时间点马达108的预测健康中的至少一种。
例如，健康106可以是指示不期望操作条件112是否存在于马达108中的飞行器102的当前健康。当前健康可以用于确定是否在识别健康106的时候相对于马达108应该采取动作128。
在另一个例示性示例中，健康106可以是飞行器102的预测健康。当健康106是预测健康时，健康106可以指示在某个未来时间点何时发生不期望操作条件112。预测健康可用于确定是否立即需要动作，或者是否稍后能够采取动作。例如，关闭马达108可减少稍后马达108的维修。预测健康也可用于在飞行器102的一次或多次飞行之后安排马达108的维修。
与当前使用的用于识别马达108的健康106的技术相比较，在由健康管理系统104识别的马达108的健康106时的置信水平增加的情况下，可以发生指示当前或未来的马达108的不期望操作条件112的存在时的较少误报。因此，使用健康管理系统104解决关于马达108的健康106的管理的技术问题。
接着参照图2，根据例示性实施例描绘了用于识别马达健康的数据流的方框图的图示。在该示例中，控制器116接收第一组马达参数124和第二组外部偏置参数126作为用于识别图1中马达108的健康106的输入200。在例示性示例中，相同附图标号可用在一个以上附图中。在不同附图中附图标号的重复使用表示相同元件存在于不同附图中。
在例示性示例中，无论何时飞行器条件影响生成第一组马达参数124的马达传感器读数，均考虑第二组外部偏置参数126。在例示性示例中，通过信号处理可以考虑第二组外部偏置参数126。信号处理可包括例如将飞行器振动从振动传感器值中过滤以隔离马达振动。另一个例示性示例是飞行器温度对马达中压力上升的影响。在另一个例示性示例中，飞行器线电压波动可用于解释马达中电流尖脉冲或慢启动时间。
如该例示性示例中所描绘的，控制器116可对第一组马达参数124执行信号处理201。信号处理210可包括诸如例如快速傅里叶变换(FFT)202或卡尔曼滤波203的技术。如所描绘的，第一组马达参数124放置到频域中，以执行识别图1中马达108的健康106时的分析204。
可对图1中马达108的操作206阶段或飞行器102的飞行208阶段中的至少一个执行分析204。如所描绘的，第一组马达参数124可基于操作206阶段变化。在例示性示例中，马达108的操作206阶段可选自下列中的一种：马达108的启动、稳态、断电或某一其他操作阶段。第二组外部偏置参数126可基于飞行208阶段变化。在例示性示例中，飞行208阶段可选自下列中的一种：起飞、上升、巡航、下降、滑行或飞行器102可能发生的某一其他飞行阶段，并且其中飞行器102的操作阶段选自下列中的一种：起飞、上升、巡航、下降、滑行或飞行器102可能发生的某一其他飞行阶段。具体地，在该例示性示例中，基于图1中第一组马达参数124、第二组外部偏置参数126、马达108的操作206阶段和飞行器102的飞行208阶段，控制器116识别马达108的健康106。
如所描绘的，在分析204中，控制器116识别不期望操作条件210的可能性。在例示性示例中，针对考虑到第二组外部偏置参数126中的第二参数的第一组马达参数124中的第一参数，控制器116识别不期望操作条件210的可能性。第二组外部偏置参数126中的第二参数是影响第一组马达参数124中的第一参数的参数。对考虑到第二组外部偏置参数126中的相关联参数的第一组参数中的每个执行该识别。
基于考虑到第二组外部偏置参数126的第一组马达参数124，控制器116执行这些操作以识别不期望操作条件212的可能性。作为分析204的一部分，控制器116将不期望操作条件212的可能性合并为不期望操作条件214的融合可能性。具体地，控制器116基于考虑到第二组外部偏置参数126的第一组马达参数124识别不期望操作条件212的可能性，并且使用传感器120的置信因子合并不期望操作条件212的可能性，以形成不期望操作条件214的融合可能性。
在例示性示例中，不期望操作条件214的融合可能性是可识别图1中马达108的健康106的一种方式。分析204可被执行，以考虑针对不同操作阶段的马达108的差异以及在飞行器102的不同飞行阶段期间发生的影响健康106的识别的不同偏置。如所描绘的，针对操作206阶段和操作206阶段存在的飞行208阶段中的每个，可执行不期望操作条件214的融合可能性。因此，与用于识别马达108的健康106的当前技术相比较，可以用较高置信水平识别健康106。
健康管理环境100以及图1和图2所示的健康管理环境100中的不同部件的例示并非意在对可以实施例示性实施例的方式的物理或架构限制。可以使用除了所示部件之外或者代替所示部件的其他部件。一些部件可以是不必要的。另外，呈现方框以示出一些功能性部件。当在例示性实施例中实施时，这些方框中的一个或多个可被合并、分开或合并和分成不同方框。
例如，在所描绘的示例中，控制器116位于飞行器102中。在另一个例示性示例中，控制器116可分布在一个以上位置中。例如，控制器116的一部分可位于飞行器102中，而控制器116的另一部分可位于地面位置中。地面位置可以是航空公司控制中心、维修位置或某一其他合适的位置。作为另一个示例，除了识别不期望操作条件的存在之外，控制器116也可基于第一组马达参数124和第二组外部偏置参数126在识别马达108的健康106时识别马达的期望操作条件。
接着参照图3，根据例示性实施例描绘了用于管理马达健康的过程的高级别流程图的图示。图3所示的过程可在图1中的健康管理系统104中实施。操作中的一个或多个可在图1和图2所示的控制器116中实施。
该过程通过监控从与飞行器相关联的传感器系统接收的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数开始(操作300)。在操作300中，第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一组马达参数具有的影响。
该过程然后基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达的健康(操作302)。在操作302中，基于第一组马达参数、第二组外部偏置参数、马达操作阶段和飞行器飞行阶段可识别马达健康。
该过程然后基于所识别的马达健康执行动作(操作304)，随后该过程终止。该过程允许增加指示马达健康时的置信水平。
接着转向图4，根据例示性实施例描绘了用于管理飞行器中马达的过程的流程图的图示。图4所描绘的过程可在图1中的健康管理系统104中实施。操作中的一个或多个可以在图1和图2所示的控制器116中实施。如所描绘的，图4中的流程图示出了可执行识别马达健康的分析的一种方式。在该例示性示例中，用采取风扇形式的马达描述不同操作。
该过程通过确定马达是否可操作开始(操作400)。如果马达是不可操作的，则该过程终止。
否则，该过程识别马达操作阶段(操作402)。操作阶段可以是例如启动、稳态、停机或马达可进入的某一其他合适操作阶段。
该过程然后监控传感器数据中的马达参数(操作404)。如所描绘的，该过程监控由传感器系统生成的传感器数据中的振动、电流、压力和轴承温度。
在例示性示例中，该过程也监控传感器数据中的外部偏置参数(操作406)。这些外部偏置参数是在操作404中被监控的马达参数中的可需要被补偿的参数。
在操作406中，外部偏置参数可包括海拔、温度、振动、电磁干扰或其他合适参数。例如，海拔可影响风扇周围所测量的压力。风扇叶片周围的温度影响针对风扇叶片所测量的轴承温度。飞行器中的振动可影响由加速计检测的马达振动。电磁干扰可影响针对风扇检测的电流。飞行器电压水平可影响马达中的电流。当马达转动风扇时，空气密度可影响马达中的电流。
该过程然后基于在由外部偏置参数调节的传感器数据中监控的电流数据确定不期望操作条件的存在的可能性(操作408)。在该示例中，电流数据是马达参数的示例。在例示性示例中，外部偏置参数可包括来自靠近马达的其他来源的已知或测量的电磁干扰。
接着，该过程基于在由外部偏置参数调节的传感器数据中监控的温度数据确定不期望操作条件的存在的可能性(操作410)。温度数据是马达参数的另一个示例。该过程然后基于针对由外部偏置参数调节的传感器数据监控的振动数据确定不期望操作条件的存在的可能性(操作412)。
振动数据是可以在传感器数据中监控的马达参数的另一个示例。该过程也基于由外部偏置参数调节的传感器数据中监控的压力数据确定不期望操作条件的存在的可能性(操作414)。
基于由外部周围空气压力、内部客舱压力调节的压力数据、外部周围温度数据和影响在马达操作期间生成的马达输入和输出参数的内部客舱温度，操作414中的过程识别存在的不期望操作条件的可能性。
作出关于不期望操作条件的存在的各个可能性中任何一个是否大于阈值的判定(操作416)。每个特定类型的传感器数据可具有不同阈值。
如果各个传感器读数中的任何一个不大于传感器的阈值，则该过程使用传感器置信因子将不期望操作条件的可能性合并为不期望操作条件的存在的融合可能性(操作418)。在操作418中，该过程将电流数据的置信因子识别为0.3，并且将温度数据的置信因子识别为0.3。压力数据的置信因子为0.2，并且加速计数据的置信因子为0.2。在该示例中，故障可能性分配为70％的电流数据故障可能性、25％的温度数据故障可能性、50％的压力数据故障可能性以及57.5％的加速计数据故障可能性。不期望操作条件的可操作融合可能性通过合并如下传感器的置信水平：.3*70％+.3*25％+.2*50％+.2*57.5％＝50％而被识别。
该过程然后存储不期望操作条件的存在的各个可能性和不期望操作条件的融合可能性(操作420)。以这种方式，可针对不期望操作条件的可操作融合可能性生成历史数据。
接着，该过程确定不期望操作条件的融合可能性是否大于阈值(操作422)。如所描绘的，操作422是诊断操作。如果不期望操作条件的可操作融合可能性不大于阈值，则该过程返回到操作400。否则，如果不期望操作条件的可操作融合可能性大于阈值，则该过程执行动作(操作424)。
在执行动作之后，该过程确定该动作是否使马达操作停止(操作426)。如果动作使马达操作停止，则该过程终止。否则，该过程返回到如上所述的操作400。再次参照操作416，如果各个传感器读数中的任何一个大于传感器的阈值，则该过程前进至操作424，以执行如上所述的动作。
现在转向图5，根据例示性实施例描绘了用于预测未来时间点的不期望操作条件的可能性的过程的流程图的图示。图5所示的过程可在图1中的控制器116中实施。另选地，该过程也可在可位于飞行器102或某一其他远程位置中的计算机系统122中的计算机或其他数据处理系统中实施。
该过程通过基于不期望操作条件的启动融合可能性预测不期望操作条件将何时发生开始(操作500)。该过程基于不期望操作条件的可操作融合可能性预测不期望操作条件将何时发生(操作502)。
在操作500和操作502中作出的预测可基于时间、飞行次数或某一其他测量。例如，关于图4中流程图中所描述的风扇，不期望条件的可能性发生随时间推移或风扇的使用而增加。例如，这种可能性从操作422应该随时间推移增加到接近融合可能性故障阈值。与历史数据或其他数据相比较，可基于比较不期望操作条件的可能性的增加作出预测。
例如，关于60％的融合故障可能性阈值，以及5个月前25％、4个月前30％、3个月前35％、2个月前40％、一个月前45％和现在50％的历史融合故障可能性的线性增长，通过使用具有未来一个月55％和未来两个月60％的线性增长模型，何时将达到60％的融合故障可能性阈值的预测为2个月后。
该过程然后基于预测执行动作(操作504)，随后该过程终止。在操作504中，该动作可采取各种形式。例如，动作可包括生成警报、将预测存储在日志中、将预测发送到维修中心、基于不期望操作条件何时可能发生的预测安排维修或某一其他合适的动作。
现在转向图6，根据例示性实施例描绘了用于使用参数识别不期望操作条件存在的可能性的过程的流程图的图示。该过程示出识别在图4的操作408、操作410、操作412和操作414中作出不期望操作条件存在的可能性的一种方式。
该过程识别用于马达参数的传感器数据(操作600)。该过程然后确定针对马达参数是否存在用于外部偏置参数的传感器数据(操作602)。在一些情况下，马达参数可不具有影响马达参数的外部偏置参数。另外，在一些马达操作阶段或一些飞行器飞行阶段期间可不使用外部偏置参数。
如果存在用于外部偏置参数的传感器数据，则该过程利用用于外部偏置参数的传感器数据调节用于马达参数的传感器数据(操作604)。该过程然后对用于马达参数的传感器数据执行信号处理，以形成用于马达参数的标记(操作606)。在例示性示例中，使用快速傅里叶变换、卡尔曼滤波器或某一其他合适的信号处理技术中的至少一个可执行信号处理。再次参照操作602，如果不存在用于马达参数的外部偏置参数的传感器数据，则该过程前进至如上所述的操作606。
该过程然后将用于马达参数的标记与用于马达参数的参考标记相比较以形成比较(操作608)。参考标记可以是用于马达参数的预期标记。
该参考标记可用于马达操作的特定阶段或飞行器的飞行阶段中的至少一个。例如，不同操作阶段可具有用于马达参数的传感器数据的不同预期值。另外，不同飞行阶段可导致对用于马达参数的传感器数据的不同调节，从而导致用于飞行阶段的不同标记，即使马达的操作阶段可能不变化。
该过程然后基于比较识别不期望操作条件存在的可能性(操作610)，随后该过程结束。在操作610中，不期望操作条件存在的可能性随用于马达参数的标记和参考标记之间的差异增加而增加。
在例示性实施例中，所描绘的不同实施例中的流程图和方框图示出设备和方法的一些可能实施方式的架构、功能性和操作。在这点上，流程图或方框图中的每个方框可表示模块、区段、功能和/或操作或步骤的一部分中的至少一个。例如，方框中的一个或多个可实施为程序代码、在硬件中实施或实施为程序代码和硬件的组合。当在硬件中实施时，硬件可以例如采取集成电路的形式，集成电路经制造或配置执行流程图或方框图中的一个或多个操作。当实施为程序代码和硬件的组合时，实施方式可采取固件的形式。
在例示性实施例的一些另选实施方式中，方框中所注的一个功能或多个功能可不按照附图中所注的顺序发生。例如，在一些情况下，连续示出的两个方框可以基本上同时执行，或者所述方框有时可以以相反顺序执行，这取决于所涉及的功能性。另外，除流程图或方框图中所示的方框以外，可以添加其他方框。
例如，图4中的流程图中所描述的过程使用用于马达参数诸如电流、振动、压力和轴承温度的传感器数据。除了图4所示的马达参数之外或者代替图4所示的马达参数，可以使用其他马达参数。例如，除了图4所描绘的马达参数之外或者代替图4所描绘的马达参数，也可以使用扭矩、每分钟转数(RPM)或其他合适的马达参数。
在另一个例示性示例中，在图5中的流程图中可执行仅单一预测。例如，可对马达启动或操作执行预测。
现在转向图7，根据例示性实施例描绘了数据处理系统的方框图的图示。数据处理系统700可用于实施图1中计算机系统122。在该例示性示例中，数据处理系统700包括通信框架702，其提供处理器单元704、存储器706、持久性存储装置708、通信单元710、输入/输出(I/O)单元712和显示器714之间的通信。在该示例中，通信框架702可采取总线系统的形式。
处理器单元704用以执行可加载到存储器706中的用于软件的指令。处理器单元704可以是多个处理器、多处理器核心和/或某一其他类型的处理器，这取决于特定的实施方式。
存储器706和持久性存储装置708是存储装置716的示例。存储装置是任何一件能够在临时基础、永久基础或临时基础和永久基础两者基础上存储信息的硬件，该信息诸如例如但不限于数据、函数形式的程序代码和/或其他合适信息中的至少一个。在这些例示性示例中，存储装置716也可被称为计算机可读存储装置。在这些示例中，存储器706可以是例如随机存储存储器(RAM)或任何其他合适的易失性或非易失性存储装置。持久性存储装置708可采取各种形式，这取决于特定的实施方式。
例如，持久性存储装置708可包含一个或多个部件或装置。例如，持久性存储装置708可以是硬盘驱动器、快闪式存储器、可重写光盘、可重写磁带或者上面的某一组合。持久性存储装置708所用的介质也可以是可移除的。例如，可移除硬盘驱动器可用于持久性存储装置708。
在这些例示性示例中，通信单元710提供与其他数据处理系统或装置的通信。在这些例示性示例中，通信单元710是网络接口卡。
输入/输出单元712利用连接到数据处理系统700的其他装置允许数据的输入和输出。例如，输入/输出单元712可至少通过键盘、鼠标或某一其他合适的输入装置为用户输入提供连接。进一步地，输入/输出单元712可将输出发送到打印机。显示器714提供向用户显示信息的机构。
操作系统、应用程序或程序中的至少一种的指令可位于存储装置716中，存储装置716通过通信框架702与处理器单元704通信。不同实施例的过程可使用计算机实施的指令由处理器单元704执行，所述指令可位于存储器诸如存储器706中。
这些指令被称为程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，其可以由处理器单元704中的处理器读取和执行。不同实施例中的程序代码可具体化在不同的物理存储介质或计算机可读存储介质诸如存储器706或持久性存储装置708上。
程序代码718以函数形式位于计算机可读介质720上，其是选择性地可移除的，并且可加载到或转移到数据处理系统700以供处理器单元704执行。在这些例示性示例中，程序代码718和计算机可读介质720形成计算机程序产品722。在一个示例中，计算机可读介质720可以是计算机可读存储介质724或计算机可读信号介质726。在这些例示性示例中，计算机可读存储介质724是用于存储程序代码718的物理存储装置或有形存储装置，而不是传播或传送程序代码718的介质。
另选地，程序代码718可以使用计算机可读信号介质726转移到数据处理系统700。计算机可读信号介质726可以是例如含有程序代码718的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质726可以是电磁信号、光学信号或任何其他合适类型的信号中的至少一个。这些信号可通过通信链路诸如无线通信链路、光纤电缆、同轴电缆、电线或任何其他合适类型的无线链路中的至少一个传送。
针对数据处理系统700所示的不同部件并非意在提供对可以实施不同实施例的方式的架构限制。不同的例示性实施例可以在数据处理系统中实施，该数据处理系统包括除了针对数据处理系统700所示的那些部件之外的或代替所述那些部件的部件。图7中示出的其他部件能够不同于示出的例示性示例。使用能够运行程序代码718的任何硬件装置或系统可实施不同实施例。
本公开的例示性实施例可以在如图8所示的飞行器制造和维护方法800和如图9所示的飞行器900的背景下描述。首先转向图8，根据例示性实施例以方框图形式描绘了飞行器制造和维护方法的图示。在预生产期间，飞行器制造和维护方法800可包括图9中飞行器900的规范和设计802以及材料采购804。
在生产期间，进行图9中飞行器900的部件和子组件制造806以及系统集成808。随后，图9中的飞行器900可经历认证和交付810，以便投入使用812。当由客户使用812时，图9中的飞行器900被安排进行日常维修和维护814，这可包括修改、重新配置、翻新或其他维修或维护。
飞行器制造和维护方法800的过程中的每个可以由系统集成商、第三方、操作员或它们的某一组合执行或实行。在这些示例中，操作员可以是客户。为了本描述的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的厂商、分包商和供应商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
现在参照图9，以方框图形式描绘了可以实施例示性实施例的飞行器的图示。在该示例中，飞行器900是通过图8中的飞行器制造和维护方法800生产的，并且可包括具有多个系统904的机身902和内部906。系统904的示例包括推进系统908、电气系统910、液压系统912和环境系统914中的一个或多个。可包括任何数量的其他系统。虽然示出了航空航天示例，但是不同的例示性实施例可应用于其他行业，诸如汽车行业。
在图8中飞行器制造和维护方法800的各阶段中的至少一个阶段期间可采用本文所实现的设备和方法。例如，在规范和设计802期间在飞行器900的设计中可实施图1中的健康管理系统104。在另一个例示性示例中，在系统集成808期间健康管理系统可添加到飞行器900。在又一个例示性示例中，可修改现有健康管理系统，以包括在维修和维护814期间监控马达的控制器。该添加可在维修和维护814期间在飞行器900的升级、日常维修或翻新期间发生。
在一个例示性示例中，在图8中部件和子组件制造806中生产的部件或子组件可以以与当图9中飞行器900处于图8中在使用中812时生产的部件或子组件类似的方式进行制作或制造。作为另一示例，在生产阶段，诸如图8中部件和子组件制造806以及系统集成808期间可以利用一个或多个设备实施例、方法实施例或它们的组合。当飞行器900在使用812、在图8中的维修和维护814期间或上述两者时，可以利用一个或多个设备实施例、方法实施例或它们的组合。多个不同例示性实施例的使用可以基本上加快飞行器900的组装、降低飞行器900的成本或者既加快飞行器900的组装又降低飞行器900的成本。
因此，例示性实施例可用于增加指示马达健康时的置信水平。该健康可用于执行诊断操作，诸如是否继续使用马达。在这些例示性示例中，健康可表示为不期望操作条件的存在的可能性。
另外，健康的指示也可用于预测马达何时需要维修。根据时间、飞行次数、马达启动数量或以某一其他合适方式可以描述这种维修。
在例示性示例中，使用已经由飞行器中现有传感器系统生成的传感器数据可以执行马达健康的识别。换句话说，根据例示性实施例，不必添加新传感器来实施健康管理系统。
进一步地，如上所述，通过使用传感器数据中的传感器马达参数和外部偏置参数可以增加置信水平。以这种方式，可以使用马达周围的环境的外部偏置参数对用于马达参数的传感器数据作出调节。进一步地，不同的例示性示例也考虑到在飞行器不同飞行阶段期间发生的外部偏置参数的变化。
进一步地，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种设备，其包括：用于飞行器的传感器系统；以及控制器，该控制器监控由传感器系统生成的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数，其中第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一组马达参数的影响；基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达健康；并且基于所识别的马达健康执行动作，其中控制器允许增加指示马达健康时的置信水平。
条款2.根据条款1所述的设备，其中动作选自下列中的至少一个：确定马达的不期望操作条件是否存在或者预测马达的不期望操作条件将何时存在。
条款3.根据条款2所述的设备，其中当不期望操作条件存在时，动作选自下列中的至少一个：生成日志条目；发送指示马达健康的消息、生成飞行器中的警报；发送维修请求、中止马达操作、记录第一组马达参数的数据、记录第二组外部偏置参数的数据；发送指示不期望操作条件的融合可能性的置信水平的消息；或者发送指示未来时间的马达健康的消息。
条款4.根据条款2所述的设备，其中不期望操作条件选自马达的不期望性能水平或者马达不能操作中的一个。
条款5.根据条款2所述的设备，其中在基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达健康时，控制器识别马达的期望操作条件。
条款6.根据条款1所述的设备，其中在识别马达健康时，基于第一组马达参数、第二组外部偏置参数、马达的置信因子、马达的操作阶段和飞行器的飞行阶段，控制器识别马达健康。
条款7.根据条款6所述的设备，其中马达的操作阶段选自启动、稳态或断电中的一个，并且其中飞行器的操作阶段选自起飞、上升、巡航、下降和滑行中的一个。
条款8.根据条款1所述的设备，其中在识别马达健康时，控制器基于考虑到第二组外部偏置参数的第一组马达参数识别针对不期望操作条件的可能性的传感器的置信因子，并且使用传感器的置信因子将不期望操作条件的可能性合并为不期望操作条件的融合可能性。
条款9.根据条款8所述的设备，其中针对马达的操作阶段识别不期望操作条件的可能性。
条款10.根据条款9所述的设备，其中基于第一组马达参数的信号处理，识别在马达的操作阶段期间发生的不期望操作条件的可能性。
条款11.根据条款1所述的设备，其中传感器系统包括下列中的至少一种：温度传感器、加速计、压力传感器、麦克风、应变仪、电压传感器、扭矩传感器或电流传感器。
条款12.根据条款1所述的设备，其中第一组马达参数选自下列中的至少一种：至马达中的输入压力、马达的输出压力、马达温度、轴承温度、马达振动、马达噪音、马达扭矩、马达电压或马达电流。
条款13.根据条款1所述的设备，其中第二组外部偏置参数选自下列中的一种：命令输入、海拔、周围温度、电压源、冲压空气压力、周围振动、飞行器线电压或周围噪音。
条款14.根据条款1所述的设备，其中马达选自下列中的一个：电动马达、风扇、泵、致动器、液压马达、气动马达和旋转马达。
条款15.一种用于管理飞行器中马达的健康的方法，该方法包括：监控从与飞行器相关联的传感器系统接收的传感器数据中的第一组马达参数和第二组外部偏置参数，其中第一组马达参数用于受飞行器中马达的操作影响的环境，并且第二组外部偏置参数修改识别马达健康时的第一马达组马达参数的影响；基于第一组马达参数和第二组外部偏置参数识别马达健康；并且基于所识别的马达健康执行动作，其中控制器允许增加指示马达健康时的置信水平。
条款16.根据条款15所述的方法，其中动作选自下列中的至少一个：确定马达的期望操作条件或不期望操作条件是否存在，或者预测马达的不期望操作条件将何时存在。
条款17.根据条款15所述的方法，其中识别马达健康包括：基于第一组马达参数、第二组外部偏置参数、传感器的置信因子、马达的操作阶段和飞行器的操作阶段，识别马达健康。
条款18.根据条款15所述的方法，其中识别马达健康包括：基于考虑到第二组外部偏置参数的第一组马达参数，识别不期望操作条件的可能性，并且使用传感器的置信因子合并不期望操作条件的可能性，以形成不期望操作条件的融合可能性。
条款19.根据条款18所述的方法，其中针对马达的操作阶段识别不期望操作条件的可能性。
条款20.根据条款19所述的方法，其中基于第一组马达参数的信号处理识别马达的操作阶段发生的不期望操作条件的可能性。
出于说明和描述的目的，已经给出了不同例示性实施例的描述，而并非旨在穷举或限制所述实施例于所公开的形式。许多修改和变化对本领域的普通技术人员将是显而易见的。
不同例示性示例描述执行动作或操作的部件。在例示性实施例中，部件经配置执行所述动作或操作。例如，该部件可具有用于结构的配置或设计，其向部件提供一种执行如可由该部件执行的例示性示例中描述的动作或操作的能力。
进一步地，不同例示性实施例与其他期望的实施例相比较可提供不同特征。选择并描述选定的一个实施例或多个实施例，以便最好地解释所述实施例的原则、实际应用，并且能够使本领域的普通技术人员理解对适于预期的特定用途的具有各种修改的各种实施例的公开。

Claims (15)

1.一种设备，其包括
用于飞行器(102)的传感器系统(114)；以及
控制器(116)，所述控制器(116)监控由所述传感器系统(114)生成的传感器数据(118)中的第一组马达参数(124)和第二组外部偏置参数(126)，其中所述第一组马达参数(124)用于受所述飞行器(102)中马达(108)的操作影响的环境，而所述第二组外部偏置参数(126)修改识别所述马达(108)的健康(106)时的所述第一组马达参数(124)的影响；基于所述第一组马达参数(124)和所述第二组外部偏置参数(126)识别所述马达(108)的所述健康(106)；并且基于所识别的所述马达(108)的所述健康(106)执行动作(128)，其中所述控制器(116)能够允许增加指示所述马达(108)的所述健康(106)时的置信水平(130)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述动作(128)选自下列中的至少一个：确定所述马达(108)的不期望操作条件(112)是否存在或者预测所述马达(108)的所述不期望操作条件(112)将何时存在。
3.根据权利要求2所述的设备，其中当所述不期望操作条件(112)存在时，所述动作(128)选自下列中的至少一个：生成日志条目；发送指示所述马达(108)的所述健康(106)的消息、生成所述飞行器(102)中的警报；发送维修请求、中止所述马达(108)的所述操作、记录所述第一组马达参数(124)的数据、记录所述第二组外部偏置参数(126)的数据；发送指示所述不期望操作条件的融合可能性的所述置信水平(130)的消息；或者发送指示未来时间的所述马达(108)的所述健康(106)的消息。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述不期望操作条件(112)选自下列中的一个：所述马达(108)的不期望性能水平或者所述马达(108)不能操作。
5.根据权利要求2所述的设备，其中下列中的至少一个：
在基于所述第一组马达参数(124)和所述第二组外部偏置参数(126)识别所述马达(108)的所述健康(106)时，所述控制器(116)识别所述马达(108)的期望操作条件；以及
在识别所述马达(108)的所述健康(106)时，基于所述第一组马达参数(124)、所述第二组外部偏置参数(126)、传感器(120)的置信因子、所述马达(108)的操作(206)阶段和所述飞行器(102)的飞行(208)阶段，所述控制器(116)识别所述马达(108)的所述健康(106)。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述马达(108)的所述操作(206)阶段选自启动、稳态或断电中的一个，并且其中所述飞行器(102)的所述操作(206)阶段选自起飞、上升、巡航、下降和滑行中的一个。
7.根据权利要求1所述的设备，其中在识别所述马达(108)的所述健康(106)时，所述控制器(116)基于考虑所述第二组外部偏置参数(126)在内的所述第一组马达参数(124)识别针对不期望操作条件(212)的可能性的传感器(120)的置信因子，并且使用所述传感器(120)的所述置信因子将所述不期望操作条件(212)的所述可能性合并为不期望操作条件(214)的融合可能性。
8.根据权利要求7所述的设备，其中下列中的至少一个：
针对所述马达(108)的操作(206)阶段识别所述不期望操作条件的所述可能性；以及
基于所述第一组马达参数(124)的信号处理(201)，识别在所述马达(108)的所述操作(206)阶段期间发生的所述不期望操作条件的所述可能性。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器系统(114)包括下列中的至少一种：温度传感器、加速计、压力传感器、麦克风、应变仪、电压传感器、扭矩传感器或电流传感器。
10.根据权利要求1所述的设备，其中下列中的至少一个：
所述第一组马达参数(124)选自下列中的至少一个：至所述马达(108)中的输入压力、所述马达(108)的输出压力、马达温度、轴承温度、马达振动、马达噪音、马达扭矩、马达电压或马达电流；
所述第二组外部偏置参数(126)选自下列中的一个：命令输入、海拔、周围温度、电压源、冲压空气压力、周围振动、飞行器线电压或周围噪音；以及
所述马达(108)选自下列中的一个：电动马达、风扇、泵、致动器、液压马达、气动马达和旋转马达(110)。
11.一种用于管理飞行器(102)中马达(108)的健康(106)的方法，所述方法包括：
监控从与所述飞行器(102)相关联的传感器系统(114)接收的传感器数据(118)中的第一组马达参数(124)和第二组外部偏置参数(126)，其中所述第一组马达参数(124)用于受所述飞行器(102)中所述马达(108)的操作影响的环境，而所述第二组外部偏置参数(126)修改识别所述马达(108)的健康(106)时的所述第一马达(108)组马达(108)参数的影响；
基于所述第一组马达参数(124)和所述第二组外部偏置参数(126)识别所述马达(108)的所述健康(106)；以及
基于所识别的所述马达(108)的所述健康(106)执行动作(128)，其中控制器(116)能够允许增加指示所述马达(108)的所述健康(106)时的置信水平(130)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述动作(128)选自下列中的至少一个：确定所述马达(108)的期望操作条件或不期望操作条件(112)是否存在，或者预测所述马达(108)的所述不期望操作条件(112)将何时存在。
13.根据权利要求11所述的方法，其中识别所述马达(108)的所述健康(106)包括下列中的至少一个：
基于所述第一组马达参数(124)、所述第二组外部偏置参数(126)、传感器(120)的置信因子、所述马达(108)的操作(206)阶段和所述飞行器(102)的操作(206)阶段，识别所述马达(108)的所述健康(106)；以及
基于考虑到所述第二组外部偏置参数(126)的所述第一组马达参数(124)，识别不期望操作条件(212)的可能性，并且使用传感器(120)的置信因子合并所述不期望操作条件(212)的所述可能性，以形成不期望操作条件(214)的融合可能性。
14.根据权利要求13所述的方法，其中针对所述马达(108)的操作(206)阶段识别所述不期望操作条件的可能性。
15.根据权利要求14所述的方法，基于所述第一组马达参数(124)的信号处理(201)识别在所述马达(108)的所述操作(206)阶段期间发生的所述不期望操作条件的所述可能性。
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