● 摘要
随着传感器技术、嵌入式计算和故障诊断技术的快速发展，以及航空系统复杂性、综合性、智能性程度的不断提高，为了提高任务的可靠性和安全性，降低使用和维护费用，故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）技术成为了大众关注的焦点，国内外的许多军工部门和科研单位都对PHM技术加强了重视，并开发研制出了大量的具备PHM功能特性的系统，而这也带来了对PHM开发质量的考验，对不同的PHM算法、模型对象、原型系统等的准确检验显得迫切而重要，这也体现了PHM验证与确认技术的价值。
当前PHM技术的验证与确认面临着验证数据和评估方法的双重挑战：（1）目前的设计数据、可靠性试验数据多是面向零部件的，用于PHM算法评估的系统/子系统级的数据相对匮乏；（2）由于目前欠缺一致的评估指标与可重复的标准化评估方法，不同PHM算法难以实现对等的评估（apples to apples assessment）。针对这两个问题，本文提出了PHM信号仿真系统，提供统一的数据和评估指标，是基于故障与健康退化信息的信号模拟系统，是实验室级的PHM关键技术与算法验证、评估的有效工具。论文主要研究成果如下：
（1）从设计需求出发，进行了PHM信号仿真系统的整体架构设计，将系统划分为信号仿真及VXI仪器控制、故障检测与预测及算法评估和用户接口与输出报表等三大功能模块，并提供与地面PHM系统数据仓库接口。
（2）研究了基于模型的故障与健康退化仿真方法，提供燃油容错控制系统故障信息进行故障诊断类算法的评估。
（3）研究了小样本同分布重抽样技术，对剩余寿命进行了重抽样扩充，解决了PHM算法评估的数据匮乏难题。
（4）研究了PHM算法评估方法，设计了项目需求内的一系列评估指标，针对评估结果，设计了水晶报表。
（5）验证了PHM仿真系统的主要功能，包括物理信号实现，评估模块的验证，以及评估报表的演示。