基于状态监测的复杂电子系统故障诊断方法.研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名．盅多日期：如＆年，／月堰日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

2、本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：—址导师签名：逝日期：加留年，／月迟日第一章绪论1．1论文研究背景及意义第一章绪论随着现代工业及科学技术，特别是计算机技术的快速发展，大型系统的结构变得越来越复杂，规模越来越庞大，自动化程度也越来越高。系统中不仅同一设备的不同部分之间互相关联，紧密耦合，而且不同设备之间也存在着紧密的联系，在运行过程中形成一个整体。典型的这类系统有航空航天器、

3、核电站、大型电网、机器人和武器装备系统等。在这些复杂工程系统中，导致故障的各种因素相互交杂，时刻影响着系统的安全运行。往往一个传感器、执行器、控制器或系统本身的微小故障甚至一些偶然因素影响就会导致整个系统性能恶化，造成难以估计的后果。最典型的灾难性故障如：1984年12月印度博怕尔农药厂毒气泄漏事故，造成2千多人死亡，成为目前为止世界工业史上空前的大事故；1986年4月，前苏联切尔诺贝利核电站放射性泄漏事故，损失达30亿美元，核污染波及周边各国；1986年1月，“挑战者’’号航天飞机由于固体燃料助推火箭密封泄漏

4、而引起燃料箱爆炸，导致7名宇航员全部遇难，总计损失达12亿美元；更近的如2003年2月1日，载有7名宇航员的美国哥伦比亚号航天飞机，在结束了为期16天的太空任务之后，返回地球时在着陆前发生意外故障，航天飞机全部解体坠毁，不仅造成巨大的经济损失，而且使人类探索太空的航天事业遭受重大影响。因此，研究复杂系统的故障诊断方法，提高其运行安全性和可靠性，避免由于故障引起的重大人员伤亡和财产损失显得迫切而意义重大。在现代大型系统中，电子系统往往占据着核心和灵魂地位。以现代武器装备系统为例，一方面，通信、导航、目标探测、火力

5、控制、电子战、指挥控制、敌我识别等电子系统在武器平台中的地位日益突出；另一方面，电子系统也不断地渗透到飞行控制、精确制导、动力、电力、环境控制、生命保障、仪表显示等传统的非电系统。这使武器系统中电子装备的规模日益扩大，复杂程度越来越高，系统的投资也越来越大。例如，航空电子系统在整机成本中现在已占到接近50％的比例。先进而复杂的电子系统在提高武器系统作战效能的同时，其故障占全系统故障比例也越来越高，对系统性能影响越来越突出。比如F15现役战斗机电子系统的故障占全机故障总数的43％，设备维修工时占全机维修工时的34

6、％，测试电子科技大学博士学位论文和诊断的时间占排故总时间的35％"-'60％。由此可见，对电子系统及时有效的故障诊断和维护是保证大型系统安全、可靠运行的关键。本文工作受国防科工委国防基础科研项目(A1420061264)支持，针对复杂电子系统的特点，主要研究适合复杂电子系统的故障诊断理论及方法，为最终实现具有通用性的复杂电子系统故障诊断平台提供必要的技术支撑。论文的研究成果可广泛应用于各种雷达、导航、通信、测控、大规模集成电路等复杂电子系统的故障诊断与维护保障中，对提高复杂电子系统的安全性和可靠性有重要意义。1

7、．2故障诊断技术的发展与现状1．2．1故障诊断技术的发展概况设备故障诊断技术是近40年发展起来的-l'-J新学科，其发展是和人类对设备的维修方式紧密相连的。在工业革命后的相当长的时间内，由于当时的生产规模、设备的技术水平和复杂程度都较低，设备的利用率和维修费用未引起人们的重视，人类对设备的维修方式基本上是事后维修，即在设备运行出现问题之后进行故障的分析与维护；20世纪以后，由于大生产的发展，尤其是流水线生产方式的出现，设备本身的技术水平和复杂程度都大大提高，设备故障对生产的影响显著增加，这样出现了定期维修，以便

8、在事故发生之前加以处理。大约在20世纪60年代，美国军方意识到定期维修的一系列弊病，开始变定期维修为预知维修，即在设备的正常运行过程中就开始进行监测，以发现潜在的故障因素，及早采取措施，防止突发性故障的产生。设各故障诊断技术由此很快发展起来。设备诊断技术的产生也是多学科交叉发展的结果。20世纪40年代以来，人类的生产方式日益向大工业方向发展。在这种宏观的社会大环境下，系统论、混沌学纷纷