某微型航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室不點(diǎn)火故障診斷知識(shí)庫(kù)的GUI 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黨軍強(qiáng)

西部新鋯核材料科技有限公司 陜西 西安 710299

航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，由于長(zhǎng)期處于高溫高壓、高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境并反復(fù)工作，是機(jī)械產(chǎn)品中故障率最高、維護(hù)工作量最大的系統(tǒng)。一般情況下，任何故障的發(fā)生都是在同一時(shí)間段內(nèi)事件組合的結(jié)果[1]。

一旦航空發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就應(yīng)使用特定的故障診斷機(jī)制來查找故障發(fā)生的原因。因此，開發(fā)一種可靠的診斷機(jī)制對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)和隔離，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究和改進(jìn)中已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域[2]。整個(gè)開發(fā)過程是基于MATLAB 進(jìn)行的，其中主要用GUI 進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 GUI 的設(shè)計(jì)依據(jù)和原則

1.1 GUI 設(shè)計(jì)依據(jù)

此設(shè)計(jì)是基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)這一故障開發(fā)的，主要根據(jù)此故障樹，對(duì)其中一個(gè)分樹進(jìn)行研究，其他分樹的設(shè)計(jì)理念和原則基本和本設(shè)計(jì)差不多，在此就不再贅述，故障樹如圖1。

1.2 GUI 設(shè)計(jì)原則

（1）簡(jiǎn)單性。設(shè)計(jì)界面應(yīng)簡(jiǎn)潔、清晰地體現(xiàn)出界面的特征和功能，減少窗口的數(shù)目，避免在不同窗口之間進(jìn)行來回切換[3]。

（2）一致性。界面的設(shè)計(jì)風(fēng)格盡量一致，不要和已存在界面風(fēng)格差異太大。

（3）習(xí)常性。界面應(yīng)盡量用人們熟悉的標(biāo)志和符號(hào)。

圖1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)故障樹

1.3 GUI 制作

MATLAB 圖形用戶接口GUIDE 提供了建立GUI 對(duì)象的工具，極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程。不僅能嵌入已有的仿真程序，還能把數(shù)表及圖形化結(jié)果以動(dòng)態(tài)方式呈現(xiàn)出來，給人以深刻的理解和印象。

要實(shí)現(xiàn)故障智能診斷，還需要故障樹分析、模糊數(shù)學(xué)等方法理論的支持。由于診斷知識(shí)庫(kù)是來自于發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)這一故障樹，其推理過程也是一條從根到葉的知識(shí)鏈，因而診斷知識(shí)的搜索也是從根到葉的支線通路，因此圖形用戶界面要達(dá)到信息交流、故障診斷的目的。

1.4 函數(shù)句柄及回調(diào)函數(shù)

函數(shù)句柄是一種數(shù)據(jù)類型，可供用戶在任何地方實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行調(diào)用，通常情況下有兩種方法，使用Matlab 自帶的圖形用戶界面設(shè)計(jì)向?qū)Щ蚴褂萌_本編程。本文采用兩種方法的結(jié)合進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。在完成控件布局和屬性設(shè)置后，對(duì)控件回調(diào)函數(shù)程序代碼進(jìn)行編寫，在相應(yīng)的函數(shù)下編寫具體的操作程序代碼。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)不點(diǎn)火故障診斷的 GUI 界面實(shí)現(xiàn)

2.1 用戶登錄界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用戶登陸界面設(shè)計(jì)與大多數(shù)系統(tǒng)一樣，登陸界面主要由用戶名和密碼組成，只有用戶名存在且密碼正確才能進(jìn)入系統(tǒng)，如圖2。

2.2 繪制控件

打開GUIDE 設(shè)計(jì)工具，根據(jù)GUI 界面的設(shè)計(jì)構(gòu)思確定設(shè)計(jì)區(qū)域，通過鼠標(biāo)拖住區(qū)域右下方的黑色方格，調(diào)整設(shè)計(jì)區(qū)域，保證能夠放下足夠的控件。接著向新建界面中添加交互組件，在設(shè)計(jì)區(qū)域中單擊鼠標(biāo)左鍵就可以把該控件添加到設(shè)計(jì)區(qū)域。

2.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)不點(diǎn)火故障診斷功能實(shí)現(xiàn)

通過鼠標(biāo)操作可以改變交互組件的位置和大小，調(diào)整對(duì)齊方式與距離。如果需要，可對(duì)其他控件進(jìn)行微調(diào)，對(duì)按鈕和文本標(biāo)簽及其他控件屬性進(jìn)行設(shè)置，以美化界面。故障診斷結(jié)果如圖3。

圖2 用戶登錄界面

圖3 診斷結(jié)果圖

2.4 編制回調(diào)程序

完成控件布局后，編制菜單、控件的回調(diào)程序。右鍵單擊該控件，點(diǎn)擊View Callbacks，然后從子菜單中選擇激活回調(diào)函數(shù)方式，編寫回調(diào)程序。編制回調(diào)函數(shù)是 GUI 設(shè)計(jì)中最重要的內(nèi)容， GUI就是通過回調(diào)函數(shù)來完成事件驅(qū)動(dòng)。只有在.m 文件中對(duì)各控件編寫回調(diào)函數(shù)，指定功能才能實(shí)現(xiàn)。如前面所講，在GUI 編輯狀態(tài)下，從View Callbacks 中選擇回調(diào)方式，打開MATALB 自動(dòng)生成的.m文件，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成如下語句：

function Hname Callback (hObject，eventdata，handles):

其中，Hname 為控件對(duì)象的屬性值，Callback 是一種回調(diào)方式。如選中“pushbutton1_Callback”選項(xiàng)，光標(biāo)會(huì)跳到“function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)”的空白處，再繼續(xù)添加代碼，

function radiobutton1_Callback(hObject, eventdata,handles)

set(handles.radiobutton1,’value’,1)；

set(handles.radiobutton2,’value’,0)；

set(handles.edit2,’String’,’轉(zhuǎn)到供氧系統(tǒng)診斷中’);

由于其他幾個(gè)分界面的回調(diào)函數(shù)類似，故回調(diào)函數(shù)就不再給出。每個(gè)界面布置好控件并編好回調(diào)函數(shù)后，保存時(shí)會(huì)生成.fig 文件和.m 文件，保存在文件夾gzzd，確保GUI 能夠正常運(yùn)行。根據(jù)診斷流程圖，給出故障知識(shí)燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)燃燒室不點(diǎn)火，點(diǎn)擊“確定”開始推理，進(jìn)入推理步驟。

若需轉(zhuǎn)到其他故障診斷中，則需按照提示點(diǎn)擊下一步，就可轉(zhuǎn)到其他故障診斷中繼續(xù)診斷。當(dāng)出現(xiàn)診斷結(jié)束時(shí)，整個(gè)診斷過程就完成了。如供氧系統(tǒng)診斷中的燃油供給不足這一故障，首先目測(cè)油量表，如果指示正常，且余油管沒有燃油漏出，壓力表也沒有指示，可以判定是燃油分配器卡阻。給出的維修建議是更換燃油分配器，送廠修理，根據(jù)維修手冊(cè)進(jìn)行定期保養(yǎng)。

3 結(jié)語

通過建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)診斷信息庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障知識(shí)的管理，在一定程度上為新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)提供了可靠技術(shù)保障。通過圖形用戶界面對(duì)故障模式、位置及解決措施進(jìn)行直觀地顯示，清晰地發(fā)現(xiàn)維護(hù)中的缺陷，從而進(jìn)行全面改善。MATLAB 可視化用戶界面整個(gè)故障診斷過程操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)故障提出相應(yīng)的解決措施，有利于診斷人員觀察故障特征，具有積極的實(shí)際意義。