基于多信号模型的诊断策略优化与生成技术研究

论文摘要

综合诊断技术作为一种创新的诊断理念和模式,对于提高装备维修保障的效率,减少其全寿命周期费用具有十分重要的意义,是满足复杂应用环境对装备可靠性、维修性和保障性需求的有效途径。作为综合诊断系统关键技术之一的诊断策略优化技术,目的是为了增强对复杂系统故障的监控与精确定位能力,提高诊断效率,减少对装备保障人员的技能要求。为了解决当前普遍采用的诊断策略存在的灵活性差、多故障诊断与不确定性诊断能力弱等问题,本文对诊断策略优化方法进行了研究,提出了一种全新的诊断策略,并以此为基础构建了诊断策略自动生成系统,主要研究内容和成果如下:(1)在充分调研的基础上,论述了当前综合诊断技术和诊断策略优化技术的研究现状,明确了当前诊断策略主要存在多故障诊断能力不足、测试不确定诊断能力欠缺、灵活性不足以及基于单故障假设的不合理性等问题,为诊断策略研究指明了方向。(2)基于多信号流图模型提出了一种全新的优化诊断策略。从理论方法上对诊断策略优化生成问题进行了详细的论述,解决了诊断贝叶斯网络的自动构建、序贯诊断、多故障诊断、耦合故障处理等功能的技术实现问题。(3)在理论方法研究的基础上,构建了诊断策略自动生成系统,编程实现了本文所提出的诊断策略。(4)以船用TBD234柴油机为对象,在对研制、使用与维护等单位广泛调研的基础上,统计分析了其常见故障模式及测试手段,构建了分层结构的柴油机多信号模型。借助测试性分析工具,对柴油机进行了测试性评估与优化,提高了其故障检测率、故障隔离率等测试性指标。(5)基于柴油机的多信号模型,对诊断策略自动生成系统的各项功能进行了验证。实际应用表明,诊断策略自动生成系统具有诊断贝叶斯网的自动构建、多故障诊断、序贯诊断等各种预定功能,具备复杂故障情形下的高效诊断能力,这说明了本文所提出的诊断策略的正确性、科学性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 综合诊断技术的研究现状
• 1.2.2 诊断策略优化技术的研究现状
• 1.3 论文的研究内容和结构安排
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文的组织安排
• 第二章 诊断策略自动生成系统的总体方案与技术思路
• 2.1 诊断策略优化的意义
• 2.2 诊断策略自动生成系统应解决的问题
• 2.2.1 多故障诊断问题
• 2.2.2 测试不确定的诊断问题
• 2.2.3 耦合故障的处理
• 2.2.4 诊断策略的环境适应问题
• 2.3 论文研究的技术思路
• 2.4 本章小结
• 第三章 贝叶斯网及信息熵理论基础
• 3.1 贝叶斯网基本理论
• 3.1.1 概率论基本知识
• 3.1.2 贝叶斯网的概念与构造
• 3.1.3 贝叶斯网端正化
• 3.1.4 贝叶斯网推理
• 3.2 信息熵基本理论
• 3.2.1 信息的概念
• 3.2.2 系统不确定度的信息熵表示
• 3.3 本章小结
• 第四章 诊断策略优化关键技术研究
• 4.1 基于多信号流图的测试性建模技术
• 4.1.1 多信号流图的基本思想
• 4.1.2 多信号流图技术关键
• 4.1.3 多信号流图的建模与优化方案
• 4.2 诊断网络的自动构建技术
• 4.2.1 故障诊断与贝叶斯网
• 4.2.2 贝叶斯网结构确定
• 4.2.3 贝叶斯网参数设定
• 4.3 序贯诊断的实现方法
• 4.3.1 贝叶斯网推理算法
• 4.3.2 基于信息熵的测试序列选择
• 4.4 多故障的诊断方法
• 4.4.1 隐藏故障的诊断
• 4.4.2 组合故障的诊断
• 4.5 诊断网络的学习与环境自适应技术
• 4.5.1 问题的出发点
• 4.5.2 技术实现
• 4.6 耦合故障的处理方法
• 4.7 本章小结
• 第五章 诊断策略自动生成系统的实现与应用验证
• 5.1 诊断策略自动生成系统的实现
• 5.1.1 软件开发环境选择
• 5.1.2 系统的总体框架
• 5.1.3 系统功能模块的实现
• 5.2 诊断策略自动生成系统的应用验证
• 5.2.1 柴油机多信号模型的建立
• 5.2.2 柴油机诊断网络的构建
• 5.2.3 系统的序贯诊断
• 5.2.4 多故障诊断功能
• 5.2.5 诊断系统的学习与自适应功能
• 5.2.6 耦合故障的处理能力
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 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