基于BIT技術的裝備控制系統(tǒng)故障診斷

　　本設計中被測頻率信號為2kHz，其測量是采用8254定時計數(shù)的方式測量。

　　由于標準輸入時鐘脈沖的頻率為4MHz，而裝備系統(tǒng)需要測量的信號頻率為2kHz，其測量即是一個8254定時0.01S并對信號進行計數(shù)20的測量。由定時計數(shù)初值的公式可得N=T×f=0.01(s)×4MHz=40000，設計采用計數(shù)器1、2級聯(lián)作為定時器，由于我們要統(tǒng)計0.01s內(nèi)的信號發(fā)生次數(shù)，也就是說計數(shù)器1、2級聯(lián)定時，每到0.01s就通知中斷INT3，所以其工作方式設置如下：計數(shù)器1為模式2，計數(shù)器2為模式0。設計數(shù)器1的計數(shù)初值為N1，計數(shù)器2的計數(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。

　時間信號測量

　　在硬件連接上，計時采用中斷計時法，由于裝備系統(tǒng)設備要求，計時最大量為8S，所以測量計時量需要二個計數(shù)器級聯(lián)為32位來工作，硬件設計上仍是級聯(lián)計數(shù)器1和計數(shù)器2，GATE1與GATE2均通過反相器接的P1.0口，CLK1端接標準頻率脈沖4MHz，其硬件設計見圖4。計時具體計算方法為：其中計數(shù)器1和計數(shù)器2的計數(shù)初值均為0xFFFF，計數(shù)器1、2中當前計數(shù)值=N1×N2。

　　故障知識庫的建立

　　在建造故障診斷專家系統(tǒng)知識庫時，如何組織和處理專家經(jīng)驗知識和相關的技術文獻知識，決定著故障診斷的有效性和準確性，我們把診斷過程中獲取的裝備控制系統(tǒng)故障模式、故障原因以故障樹的形式組織起來，并通過對該故障樹進行定性分析，得出故障樹的最小割集，并將原故障樹在最小割集的基礎上簡化，最后把相關的概念、事實以及它們之間的關系知識按關系模式表的結(jié)構(gòu)組織起來，生成診斷知識庫。在裝備控制系統(tǒng)的故障診斷中，依據(jù)設備故障樹，形成關系知識規(guī)則的步驟如下：(1)故障樹邏輯簡化，減少中間事件;(2)引進多個不相容獨立事件，代替故障樹中相容事件;(3)將故障樹的事件轉(zhuǎn)化為概念命題;(4)分解故障樹為一系列單輸出分支—a輸入定義為關系規(guī)則前提，與門轉(zhuǎn)化為關系規(guī)則的前提組合條件、或門轉(zhuǎn)化為并列規(guī)則的前提、非門轉(zhuǎn)化為單結(jié)論的非規(guī)則以表示互斥關系，b輸出定義為關系規(guī)則結(jié)論，c重復Step a。

　　計算故障樹的最小割集

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

　　本文采用下行法計算割集。這個算法的特點是根據(jù)故障樹的實際結(jié)構(gòu)，從頂事件開始，逐級向下尋找，找出割集。因為只從上下相鄰兩級來看，與門只增加割集階數(shù)(割集所含底事件數(shù)目)，不增加割集個數(shù);或門只增加割集個數(shù)，不增加割集階數(shù)，所以規(guī)定在下行過程中，順次將邏輯門的輸出事件置換為輸入事件，遇到與門就將其輸入排在同一行(輸入事件的交(布爾積))，遇到或門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兩兩比較，劃去那些非最小割集，剩下即為故障樹的全部最小割集。圖5是裝備控制系統(tǒng)中A/D板故障樹的割集計算，表1表示下行法求割集的過程。由表可知A/D板的最小割集為{B1}、{B2}、{B3}、{B4，B5}。

形成關系知識的規(guī)則

　　根據(jù)A/D板的最小割集和結(jié)元器件端電壓異常，用關系知識的規(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)則建立過程可以得出，該方法將故障樹分析法與專家系統(tǒng)有機結(jié)合，使得知識工程師、領域?qū)＜?、使用維修人員之間的交流與合作更加容易，消除建立知識庫的盲目性，確保了診斷知識的一致性和完備性、高可靠性;將數(shù)值計算過程和符號決策過程結(jié)合在一起，集成了多種形式的知識，有助于實現(xiàn)診斷的自動化和診斷結(jié)果更準確可靠。因此，建立合理的裝備控制系統(tǒng)故障樹，將故障樹轉(zhuǎn)化為關系知識，這一過程是導出專家系統(tǒng)關系規(guī)則(診斷知識)的有效途徑。

　　結(jié)語

　　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)運行的可靠性。BIT技術簡化了裝備控制系統(tǒng)地面測試時需要將設備上所有被測信號通過眾多的測試電纜引到地面來檢測的繁瑣，同時使地面測試設備變得不再龐大、復雜，縮短了裝備測試前的準備工作時間，滿足了操作人員對裝備快速響應的要求。