电子装备故障诊断发展研究

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1、电子装备故障诊断发展研究电子装备故障诊断发展研究【摘要】电子装备故障诊断是装备保障领域的重点问题，本文介绍了电子装备故障诊断技术的发展历史，重点论述了智能诊断技术的几种方法及其特点，预测了故障诊断技术的发展趋势。【关键词】故障诊断；专家系统；电子装备1.引言目前，电子装备复杂程度越来越高，自动化程度越来越高，功能越来越复杂，从而对于故障诊断技术的要求越来越高。如何快速、准确地检测出故障是电子装备故障诊断技术的关键。故障诊断（FaultDiagnosis,缩写为FD）,是指对设备运彳亍状态和异常情况做出判

2、断，换句话说，就是在设备没有发生故障之前，耍对设备的运行状态进行预测和预报；在设备发生故障之后，对故障的原因、部位、类型、程度等做出判断，并进行维修决策。故障诊断的任务包括故障检测、故障识别、故障分离与估计以及故障评价与决策⑴。电子装备的故障诊断一直是装备保障领域的重点和难点，国内外已经对此问题进行了大量的研究工作。按照对知识的运用程度的不同,可将电子装备故障诊断技术分为传统故障诊断技术和智能故障诊断技术。传统故障诊断技术运用了相关领域的事理性、理论性知识，以及操作人员简单的逻辑判断。智能故障诊断技术则

3、是模拟人类的逻辑思维和形象思维，将各种知识融入诊断过程。本文通过分析故障诊断的发展，重点论述了智能故障诊断技术的发展状况，并对故障诊断技术的发展趋势进行了预测。2.故障诊断技术的发展故障诊断技术的研究最早起源于美国，如西屋公司（WHEC）、Bently公司和IRD公司［2,3］。60年代开始在军事工业上开始研究，首先是在发生故障意味着重大事故的部门，如飞机、船、舰方面。故障诊断技术的发展主要经历了以下两个技术阶段。2.1传统故障诊断技术传统的故障诊断技术主要有以下儿种。单信号处理方法［4］:电子技术发展

4、早期，分离元件和集成元件并存，设备集成化程度不高。此吋的技术特点是以单信号处理方法为主，较少考虑信号间的耦合，主要采用阈值模型。当系统的输入输出超出一定范围时，就认为故障已经发生或将要发生。信号主要通过各种仪器仪表人工采集。随着技术的进步，基于单信号阈值模型的诊断技术已不能适应工程实践的要求。借助信息理论的发展，诊断技术出现了两个发展方向:（1）多信号模型诊断，考虑信号间的融合关系，通过定量或定性的分析方法实现诊断；（2）单信号滤波诊断，早期阈值模型诊断只考虑实时数据，没有考虑历史数据的变换信息，而滤波

5、诊断的基木原理是对时间序列信号进行滤波变换，得到信号的特征信息，再对此特征信息进行阈值诊断，所用的方法主要有Kullback信息准则、小波变换、状态估计和参数估计等［5］o如果系统复杂也可以采用计算机仿真技术进行故障诊断。采用仿真技术主要是要建立系统的仿真模型，实时采集信号•模拟系统运行状态•通过分析仿真结果來判断故障［6］o这种故障仿真方法具有诊断准确、快速的特点，但建立仿真模型吋需要获得系统的物理结构和信号流程。机内测试（build-intest,BIT）技术是为系统和设备内部提供检测、故障隔离的能

6、力［7］。口美国在20世纪70年代将其用于军用航空电子设备以來，现已广泛应用于各类大型电子产品。随着VLSI和计算机技术的发展，BIT技术结构日趋复杂、功能H益强大，正发展成为集状态监测、故障诊断为一体的综合系统。2.2智能故障诊断技术目前，智能诊断的理论与方法主要有：基于专家系统的方法、基于神经网络的方法、基于模糊逻辑的方法、基于遗传算法的方法、基于信息融合的方法。2.2.1基于专家系统的故障诊断方法专家系统故障诊断方法就是综合运用各种规则对计算机采集到的被诊断对象的信息进行一系列推理后，同时在必要时

7、还可以随时调用各种应用程序并在运行过程中向用户索取必要的信息，然后能够快速的找到最终故障或最有可能的故障，由用户來确认的一种方法。专家系统获得巨大成功的原因在于，它将模仿人类思维规律的解题策略与大量的专业知识结合在i起。专家系统主要由知识库、推理机、数据库、知识获取模块、解释程序和人机接口等部分组成[8]o其内部具有某个领域专家的知识和经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来解决问题。专家系统解决的问题一般没有算法解，且往往在不完全信息的基础上进行推理、做出结论，故速度快、实时性强。该方法是人工智

8、能理论在故障诊断领域屮最成功的应用。也是目前故障诊断领域最常用的方法,其各部分的功能如图1所示。图1专家系统故障诊断结构示意图2.2.2基于神经网络的故障诊断方法神经网络用于设备故障诊断是近十儿年來迅速发展起来的一个新的研究领域。神经网络具有并行分布处理、联想记忆、自组织及其子学习能力和极强的非线性映射特性，能对复杂的信息进行识别处理并给予准确的分类，因此可以用來对系统设备由于故障而引起的状态变化进行识别和判断，从而为故障诊断与状态监控提供