复杂系统分层诊断策略优化技术研究

论文摘要

高新技术在装备中的广泛应用,一方面极大地改善了装备的性能,使装备功能越来越先进;另一方面显著地增加了装备的技术和结构复杂性,使装备的测试与诊断越来越困难。经过大量的研究和实践,人们认识到:要想从根本上解决上述问题,必须从装备设计一开始,就综合考虑其测试诊断问题,即必须开展可测性设计。诊断策略优化设计是可测性设计中的一项重要内容,该项设计对于降低测试成本,提高故障诊断能力、诊断效率和诊断精度具有十分重要的意义。目前,国内外对此开展了大量研究,取得了一定成果。但是对多层次复杂系统如何优化设计诊断策略的问题还缺乏深入研究。对此,本文在“部委级预先研究课题”项目的支持下,重点研究复杂系统分层诊断策略优化技术,主要研究内容及成果如下:（1）基于分层思想的相关性建模方法。现有建模方法将故障模式定义在模型最底层,忽略了故障的层级属性,因而用这种方法建立的相关性模型无法用于分层诊断。针对这个问题,本文首先分析了多层次复杂系统故障在层间传播的特点,然后对每一模块分别定义故障模式,提出了一种基于分层思想的相关性建模方法。为获得任意对象的相关性矩阵,本文对传统的相关性算法进行了适应性改进。案例应用表明,本文研究的建模方法,可以对任意模块进行单独分析,为分层诊断打下了基础。（2）基于分层相关性模型的分层诊断策略优化生成方法。首先给出了分层诊断的数学描述,然后改进了准深度搜索算法,实现了分层诊断策略优化设计方法。该方法可以根据不同维修场合对故障隔离精度要求的不同,自适应生成合适的诊断策略。验证结果表明,该方法适应性好,可以根据实际需要,生成合适的诊断策略。（3）基于理论研究成果,开发了计算机辅助设计软件。基于本文研究成果,采用C++语言工具,开发了计算机辅助诊断策略优化设计软件工具。并以惯导系统为例,应用该软件工具优化设计了分层诊断策略。验证结果表明,本文所设计的分层诊断策略代价小、可以满足不同维修级别对于故障隔离精度的要求,达到了降低测试成本的要求,有效地验证了本文方法和软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景及意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 基于模型的诊断策略优化设计技术
• 1.2.2 计算机辅助可测性建模与诊断策略
• 1.3 论文的主要研究内容、思路和安排
• 1.3.1 本文的研究思路
• 1.3.2 本文内容安排
• 第二章 诊断策略优化基本理论
• 2.1 相关性建模与分析
• 2.1.1 经典的相关性模型
• 2.1.2 相关性分析
• 2.2 构造诊断策略的基本理论
• 2.2.1 基本假设及构成要素
• 2.2.2 诊断推理机
• 2.2.3 基于信息的启发式评估函数
• 2.2.4 诊断树的生成
• 2.3 诊断策略优化搜索算法
• 2.4 本章结论
• 第三章 复杂系统分层建模与分析
• 3.1 系统划分
• 3.1.1 系统层次划分
• 3.1.2 系统模块划分
• 3.2 层次系统的相关性建模技术
• 3.2.1 分层建模的基本思想
• 3.2.2 分层建模的方法
• 3.2.3 分层相关性分析
• 3.2.4 故障模式隶属关系
• 3.2.5 案例验证
• 3.3 本章结论
• 第四章 层次系统的诊断策略构建技术
• 4.1 分层诊断问题的数学描述
• 4.1.1 构成要素
• 4.1.2 优化目标
• 4.2 分层诊断策略的优化搜索算法
• 4.2.1 启发式评估函数
• 4.2.2 准深度优化搜索算法
• 4.3 案例验证
• 4.3.1 仿真计算
• 4.3.2 实例应用
• 4.4 本章结论
• 第五章 软件开发与案例验证
• 5.1 软件系统开发
• 5.1.1 可测性建模模块
• 5.1.2 可测性分析模块
• 5.1.3 可测性报告输出模块
• 5.2 某惯导系统的诊断策略优化设计
• 5.2.1 惯导系统概述
• 5.2.2 系统故障模式分析
• 5.2.3 惯导系统的分层建模
• 5.2.4 相关性分析以及分层诊断
• 5.3 本章结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 惯导系统相关性模型
• 附录B Y 轴加速度计相关性模型