基于多信号模型的航天器供电系统测试性建模与分析

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1、第18卷第6期载人航天V01．18No．62012年11月MannedSpaceflight39基于多信号模型的航天器供电系统测试性建模与分析张强，胡骏，胡政，李鸿飞(1中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094；2国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙410073)摘要在产品设计阶段进行测试性设计可提高产品的固有测试性，基于多信号流图的测试性设计方法是复杂系统测试性设计的重要手段。使用该方法，以一型号载人航天器供电系统为研究对象，对其进行建模、分析和优化。仿真结果表明：该方法可以提高供电系统的故障检

2、测率和隔离率，减小模糊组大小，优化后供电系统的测试性设计品质参数得到了提高。关键词航天器；供电系统；测试性设计；多信号流图中图分类号：V416文献标识码：A文章编号：1674—5825(2012)06—0039—08分析技术作为测试性设计、分析的基础和优化生成1引言诊断策略、构建诊断系统的重要输入。测试性又称可测试性，是产品的一种设计特性，2基于多信号模型的测试性建模技术是设计时赋予产品的一种固有属性，也是现代装备设计中的一个重要内容【一。它的目的是在系统研制SomanathDeb等人认为，测试性建模应从信号

3、和设计时及早地考虑测试性要求，以保证装备的系的多维属性着手，识别系统中与元件相关的信号属统设计能够准确、及时、耗资较少地检查和诊断出装性和测试检测到的信号属性，在两者之间建立因果备运行时出现的故障。关系，而不需相关性模型的非常规描述。从形式上载人航天器属于技术密集的、复杂的高技术产讲，多信号模型由下列元素组成[31：品。尽管有高可靠性作为保证，但航天器在真空、失有限的系统构成元件集C={c，c，，⋯，c，}；重、高低温和强辐射且充满未知干扰因素的太空环系统相关的独立信号集=，一，}；境下运行几年甚至十几年，部

4、件的老化、故障的发生n维可进行的测试集{t，t，⋯，t}；在所避免。为了保证航天器的安全，避免某些单机部维可用测试点集TP={TP1，，⋯，}；件发生故障而引起整个系统瘫痪，必须在故障发生每个测试点z『Pn对应一组测试集(z)；伊始迅速予以有效处理，维持系统功能基本正常。要每个元件Ci影响一组信号集SC(c)；实现上述技术要求，就必须从航天器设计开始开展测试性的设计工作，保证故障诊断的覆盖率和诊断每个测试检测一组信号St)；效能，提高其自诊断和外部诊断能力。测试性建模与有向图DG={C，TP，E}，其中，有向

5、图的边E表收稿日期：2012—02—28；修回日期：2012—09—14基金项目：载人航天领域预先研究项目(020108)作者简介：张强(1983一)，男，博士，工程师，主要从事载人航天器测试方法与测试理论研究工作。E—mail：zs_668@126．corn载人航天第18卷示系统的物理连接。2．2多信号流图相关性矩阵描述从概念上讲，多信号流图模型覆盖了多个信息多信号流图模型获取系统一阶因果相关性，比流模型，模型更接近系统的物理结构。另外，“信号”如A影响到B和B影响到C。由可达性分析算法，对应于系统传输功能

6、中的独立单元或者构成系统功可以推断出来A影响到c的全局相关性。同时，需能的独特属性。因而，可能的信号数量是一个小的可要确定每个测试点能够观测到哪些故障源，从而能数集，并且通过定义不相关性，信号故障模式不会影够计算相关性或故障字典矩阵。响到其它的信号。因为模型与真实系统结构极其类每一部件故障模式可归类为系统故障和功能故似，所以模型集成和验证都极大的简单化，有效提高障，一个测试点可以设置多个相关的测试。例如，若了模型建立者的工作效率。存在个部件，，个部件出现功能故障，与之对应的2．1多信号分层建模n个测试，相关性

7、矩阵D大小为()×n。若部件c对复杂的系统按功能和结构进行合理地划分，与测试ti存在故障传播途径且部件c具有系统故障使其由数量有限的几个可更换单元组合构成，从而相关性，则d=1；若d=1且SC(c)f3ST(t)≠，选定测试点和确定诊断测试顺序变得容易。比如，将则d=l。相关性矩阵概括了系统的故障诊断信息，系统按功能进行划分，可划分为系统级、子系统级、并且所有测试性的有关分析都通过该矩阵在执行。0RU、部件等层次。系统进行功能层次的划分，有两为了找到给定故障源s∈S可达的测试t．∈T，个主要优点：一是有助于测

8、试程序的定义；二是便于系统故障定位。因此，正确的系统功能层次划分，可采用从故障源通过有向图边传播令牌的方法决定其以大大降低故障隔离的模糊度。他受影响的节点。当一个令牌到达一个故障源或一在多信号流图模型建立过程中，系统分层建模个测试时，它的副本传播到该节点适合的输出端或连接边。为了防止遇到环路时算法进入死循环，若节思想得到了充分的应用与体现，从模型中可以直接点已被其他令牌达到，则该令牌既不复制也不传播