一种功能故障有向图进行故障诊断的方法

摘要

本发明提出一种功能故障有向图进行故障诊断的方法，可应用于航空器有些系统（如飞机气路的气源系统、防冰系统、空调系统）故障诊断领域。该方法首先进行对诊断对象系统分解确定组件关系建立系统结构模型，根据组件功能确定其对应的输入输出，然后确定组件故障模式，分析故障传播路径及影响关系，设置传感器测点与测试信息，监测参数变化预示潜在故障，形成 FF-SDG模型，最后基于FF-SDG模型的分层策略推理方法搜索潜在故障源，进行故障诊断。本发明方法能够对有些故障无法预知，领域专家获取知识困难时的航空器系统快速有效找到系统故障源，发现故障原因，弥补基于手册和基于案例的故障诊断技术的不足。

主权项

一种功能故障有向图进行故障诊断的方法，其特征在于包括系统的FF‑SDG建模、基于FF‑SDG模型的系统故障诊断，具体包括以下步骤；第一步、系统分解与结构模型：将系统进行层次和组件划分，确定组件关系建立系统结构模型，形成系统结构模型数据表；第二步、建立功能模型：确定组件的功能和正确实现这些功能所对应的输入输出状态，定义状态变量及其各组件状态变量间的关系然后形成功能及变量关系表；第三步、确定组件故障模式：主要依据FMEA报告确定组件的功能故障模式，分为端点故障模式和底层故障模式两类；第四步、分析故障传播路径及故障影响关系；第五步、传感器测点与测试信息：描述所有传感器的位置，在模型中用节点来表示，确定传感器的测试信息和可测故障模式、监测参数及关联的状态变量；第六步、故障生长与消除时间：监测参数变化预示潜在故障，潜在故障发生到可观察的功能故障之间的时间，是组件故障发展时间，组件之间的故障传播时间是系统故障发展时间，确定故障源所需要的时间是故障检测与隔离时间，更换系统中的故障组件使系统恢复到正常状态是故障修复时间；第七步、基于FF‑SDG模型的系统故障诊断方法：运用图搜索的推理方法，形成已测节点和报警节点集合，确定诊断图层，构造报警节点的最大强连通单元，搜索潜在的故障源；所述的图搜索的推理方法，具体步骤如下：第1步、形成已测节点和报警节点集合，确定诊断图层：假设V₀是模型所含所有节点集合，用T＝{v|φ(v)∈{+,0，‑},v∈V₀}表示已测节点集合，用T_R＝{v|φ(v)∈{+,‑},v∈V₀}表示报警节点集合，当故障影响只在一个子系统节点中显现，直接从该子系统FF‑SDG图层展开推理，若涉及多个系统节点，从包含这几个系统的子图最高FF‑SDG图层开始推理；第2步、构造报警节点的最大强连通单元：对于所有节点V_i∈T_R，沿箭头方向回溯其相容支路，构造报警节点的最大强连通单元，当包括有不可测的节点时，从可测节点出发穿过非测量节点分支符号的乘积判断是否相容；第3步、搜索潜在故障源：对最大相容子图分别计算故障候选集合T_F＝∩_v∈TRRS(v)‑∪_v∈T‑TRRS(v)式中RS(v)是v的可达集，上式表明每一个最大相容子图的故障候选集TF为报警节点的可达集交集减去测试值正常节点的所有可达集；根据结果TF确定系统故障源及传播路径。