题目：PHM系统结构建模与仿真演示方法研究

PHM技术正以前所未有的势头在国内外得到了十分迅速的发展，很快受到了来自政府、学术和工业界的高度重视。国内在此方面，也开展了较为广泛的研究工作。但是，水平相对比较落后，与国外存在很大差距，缺少系统健康状态表征、损伤与健康演化规律的认识，PHM系统的体系结构、功能模式、分析设计、系统集成开发的研究刚刚起步，PHM相关辅助设计工具缺乏，PHM系统评价指标、验证方法不足。结合以上研究状况在PHM系统结构建模、仿真方面的研究需求提出了本论文的研究内容。首先，本文调研了国内外关于PHM体系结构以及相关标准。在此基础上，以OSA-CBM开放体系架构作为主要参考模型分析了PHM系统典型的七层次结构模型以及各层输入、输出的数据关系，并分析了复杂系统的PHM分级模型。同时，按照各层所具备的能力从诊断能力、预测能力、综合能力三个方面总结归纳了PHM系统能力的相关评价参数集。其次，分析PHM系统各层内部的数据流动关系以及层次间数据传递的过程，构建了PHM系统仿真的总体模型和各层的典型模型。总结分析了各层包含的公共静态元素，主要包括端口、数据事件、算法、配置信息，采用UML建模语言对各静态成员基本属性进行描述，并结合OSA-CBM标准分析各层的特点，对公共基本元素进行扩展构建了各层相应的静态数据模型。同时，建立了一种数据传递时的异步通信模型。再次，分析了PHM系统仿真所采用的仿真环境，主要是LabVIEW和MATLAB软件在仿真过程中的协作关系以及二者在接口编程上的主要技术手段，然后采用这两款软件实现PHM系统仿真演示工具箱，主要包括：各静态元素类模块、各层内部数据处理模块、API接口模块、XML数据解析模块等。最后，本文以旋转机械转子为研究对象，分析了其不平衡、弯曲、不对中、油膜涡动、喘振五种故障的特征及故障模拟的方法，振动信号频域分析的FFT变换提取特征值方法，诊断、预测的BP神经网络方法，并采用建立的PHM仿真演示工具箱将各层算法进行集成，构建了旋转机械转子PHM仿真演示系统，验证了仿真演示工具箱的正确性、可用性。