基于內(nèi)裝測(cè)試（BIT）技術(shù)的裝備控制系統(tǒng)故障診斷

　　本設(shè)計(jì)中被測(cè)頻率信號(hào)為2kHz，其測(cè)量是采用8254定時(shí)計(jì)數(shù)的方式測(cè)量。

　　由于標(biāo)準(zhǔn)輸入時(shí)鐘脈沖的頻率為4MHz，而裝備系統(tǒng)需要測(cè)量的信號(hào)頻率為2kHz，其測(cè)量即是一個(gè)8254定時(shí)0.01S并對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)20的測(cè)量。由定時(shí)計(jì)數(shù)初值的公式可得N=T×f=0.01(s)×4MHz=40000，設(shè)計(jì)采用計(jì)數(shù)器1、2級(jí)聯(lián)作為定時(shí)器，由于我們要統(tǒng)計(jì)0.01s內(nèi)的信號(hào)發(fā)生次數(shù)，也就是說(shuō)計(jì)數(shù)器1、2級(jí)聯(lián)定時(shí)，每到0.01s就通知中斷INT3，所以其工作方式設(shè)置如下：計(jì)數(shù)器1為模式2，計(jì)數(shù)器2為模式0。設(shè)計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)初值為N1，計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)初值為N2，且保證N1×N2=40000，然后將各自初值送入各自寄存器通道即可。

　時(shí)間信號(hào)測(cè)量

　　在硬件連接上，計(jì)時(shí)采用中斷計(jì)時(shí)法，由于裝備系統(tǒng)設(shè)備要求，計(jì)時(shí)最大量為8S，所以測(cè)量計(jì)時(shí)量需要二個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)為32位來(lái)工作，硬件設(shè)計(jì)上仍是級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，GATE1與GATE2均通過(guò)反相器接的P1.0口，CLK1端接標(biāo)準(zhǔn)頻率脈沖4MHz，其硬件設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。計(jì)時(shí)具體計(jì)算方法為：其中計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)初值均為0xFFFF，計(jì)數(shù)器1、2中當(dāng)前計(jì)數(shù)值=N1×N2。

　　故障知識(shí)庫(kù)的建立

　　在建造故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)時(shí)，如何組織和處理專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)知識(shí)，決定著故障診斷的有效性和準(zhǔn)確性，我們把診斷過(guò)程中獲取的裝備控制系統(tǒng)故障模式、故障原因以故障樹(shù)的形式組織起來(lái)，并通過(guò)對(duì)該故障樹(shù)進(jìn)行定性分析，得出故障樹(shù)的最小割集，并將原故障樹(shù)在最小割集的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化，最后把相關(guān)的概念、事實(shí)以及它們之間的關(guān)系知識(shí)按關(guān)系模式表的結(jié)構(gòu)組織起來(lái)，生成診斷知識(shí)庫(kù)。在裝備控制系統(tǒng)的故障診斷中，依據(jù)設(shè)備故障樹(shù)，形成關(guān)系知識(shí)規(guī)則的步驟如下：(1)故障樹(shù)邏輯簡(jiǎn)化，減少中間事件;(2)引進(jìn)多個(gè)不相容獨(dú)立事件，代替故障樹(shù)中相容事件;(3)將故障樹(shù)的事件轉(zhuǎn)化為概念命題;(4)分解故障樹(shù)為一系列單輸出分支—a輸入定義為關(guān)系規(guī)則前提，與門(mén)轉(zhuǎn)化為關(guān)系規(guī)則的前提組合條件、或門(mén)轉(zhuǎn)化為并列規(guī)則的前提、非門(mén)轉(zhuǎn)化為單結(jié)論的非規(guī)則以表示互斥關(guān)系，b輸出定義為關(guān)系規(guī)則結(jié)論，c重復(fù)Step a。

　　計(jì)算故障樹(shù)的最小割集

　　為了便于規(guī)則的描述，故障樹(shù)描述的規(guī)則必須只含最小割集的底事件。

　　本文采用下行法計(jì)算割集。這個(gè)算法的特點(diǎn)是根據(jù)故障樹(shù)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，從頂事件開(kāi)始，逐級(jí)向下尋找，找出割集。因?yàn)橹粡纳舷孪噜弮杉?jí)來(lái)看，與門(mén)只增加割集階數(shù)(割集所含底事件數(shù)目)，不增加割集個(gè)數(shù);或門(mén)只增加割集個(gè)數(shù)，不增加割集階數(shù)，所以規(guī)定在下行過(guò)程中，順次將邏輯門(mén)的輸出事件置換為輸入事件，遇到與門(mén)就將其輸入排在同一行(輸入事件的交(布爾積))，遇到或門(mén)就將其輸入事件各自排成一行(輸入事件的并(布爾和))，這樣直到全部換成底事件為止，這樣得到的割集通過(guò)兩兩比較，劃去那些非最小割集，剩下即為故障樹(shù)的全部最小割集。圖5是裝備控制系統(tǒng)中A/D板故障樹(shù)的割集計(jì)算，表1表示下行法求割集的過(guò)程。由表可知A/D板的最小割集為{B1}、{B2}、{B3}、{B4，B5}。

形成關(guān)系知識(shí)的規(guī)則

　　根據(jù)A/D板的最小割集和結(jié)元器件端電壓異常，用關(guān)系知識(shí)的規(guī)則步驟分析可得A/D板故障的規(guī)則如下：

　　Rule1 IF A/D板故障且B1端電壓異常 Then B1壞;

　　Rule2 IF A/D板故障且B2端電壓異常 Then B2壞;

　　Rule3 IF A/D板故障且B3端電壓異常 Then B3壞;

　　Rule4 IF A/D板故障且B4端電壓異常 Then B4壞;

　　Rule5 IF A/D板故障且B5端電壓異常 Then B5壞。

　　從上面的規(guī)則建立過(guò)程可以得出，該方法將故障樹(shù)分析法與專(zhuān)家系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，使得知識(shí)工程師、領(lǐng)域?qū)＜摇⑹褂镁S修人員之間的交流與合作更加容易，消除建立知識(shí)庫(kù)的盲目性，確保了診斷知識(shí)的一致性和完備性、高可靠性;將數(shù)值計(jì)算過(guò)程和符號(hào)決策過(guò)程結(jié)合在一起，集成了多種形式的知識(shí)，有助于實(shí)現(xiàn)診斷的自動(dòng)化和診斷結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。因此，建立合理的裝備控制系統(tǒng)故障樹(shù)，將故障樹(shù)轉(zhuǎn)化為關(guān)系知識(shí)，這一過(guò)程是導(dǎo)出專(zhuān)家系統(tǒng)關(guān)系規(guī)則(診斷知識(shí))的有效途徑。

　　結(jié)語(yǔ)

　　將BIT用于裝備控制系統(tǒng)，有效地避免異常的發(fā)生，提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。BIT技術(shù)簡(jiǎn)化了裝備控制系統(tǒng)地面測(cè)試時(shí)需要將設(shè)備上所有被測(cè)信號(hào)通過(guò)眾多的測(cè)試電纜引到地面來(lái)檢測(cè)的繁瑣，同時(shí)使地面測(cè)試設(shè)備變得不再龐大、復(fù)雜，縮短了裝備測(cè)試前的準(zhǔn)備工作時(shí)間，滿足了操作人員對(duì)裝備快速響應(yīng)的要求。