概率因果网络连接树算法在故障诊断中的应用.pdf

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1、《电气自动化)2014年第36卷第4期控制理论及其应用ControlTheory＆ItsApplication概率因果网络连接树算法在故障诊断中的应用马存宝，赵萌，周方旺(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：为提高飞机航电系统故障诊断效率，充分利用故障模型中的概率信息，减少故障诊断时的计算量，使用概率因果网络中的连接树算法建立故障模型，使故障节点中的信息满足全局一致性，利用逆转弧方法(AR)得到信息传递图，确定信息在节点中的传递方式，采用惰性传播及逆转弧变量消除算法(LAzY—ARVE)进行概率计算，得到最终的诊断结果。最后以飞机通信系统出现故障，接人

2、ACARS控制组件的FMGC信号错误为例进行验证。关键词：因果网络；连接树；故障诊断；逆转弧；惰性传播DOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2014．04．006[中图分类号]TP206+，3[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2014)04—0016—03ApplicationofProbabilityCausalNetworkJunctionTreeAlgorithminFaultDiagnosisMACun-bao，ZHAOMeng，ZHOUFang—wang(CollegeofAeronautics，NorthwesternP

3、oly—technicalUniversity，Xi’anShaanxi710072，China)Abstract：Toimprovefaultdiagnosiseficiencyoftheaircraftavionicssystembymakingfulluseofprobabilityinformationinthefaultmodelandreducingcalculationamountinfaultdiagnosis，thispaperusesthejunctiontreealgorithmintheprobabilisticcausalnetworkto

4、buildthefaultmodelinsuchawaythattheinformationatfaultnodesmaymeettheglobalconsistencyatthefaultnode．Arcreversal(AR1isusedtoobtaintheinformationtransitivegraphanddeterminetheinformationtransfermodeatthenodes．Lazypropagationandarcreversalvariableeliminationalgorithm(IAZY—ARVE)isusedtocal

5、culatetheprobabilitytoobtainfinaldiagnosisresult．Attheend-awrongFMGCsignalaccesstoACARScontrolcomponentinthecaseoffaultyaircraftcommunicationsystemistakenasanexampleforverificationpurpose．Keywords：causalnetwork；junctiontree；faultdiagnosis；arcreversal；lazypropagation0引言相互应用。连接树算法的基本思想是将

6、贝叶斯网络结构图转换为故障诊断是指由设备故障征兆获得最终故障原因的推理过程。现有故障诊断方法概括起来可分为基于信号处理、基于解析一个连接树，通过消息传递来进行计算，消息依次传遍连接树中所有节点，并最终使连接树满足全局一致性。该方法将指数级的模型和基于知识三种J。前两种方法由于诊断对象的复杂性，被联合概率分布分解成了局部条件概率分布表示的因式形式，并极大的限制了适用范围。基于知识的故障诊断方法主要可以分为：专家系统J、基于案例的故障诊断J、故障树分析、神经网通过连接树节点间的消息传播来进行概率计算，从而减少了联合络以及基于模型诊断J、概率因果网络推理等。其中概率因概率

7、分布的计算量，这对复杂度高、数据量大的航电系统故障诊断有极大的优势。首先对连接树和信息传递图构造流程进行果网络因其对复杂系统级联故障的良好描述，坚实的概率论理论阐述。基础，可以很好的表述系统间的因果关系和关联程度，提供清晰的系统脉路。本文先阐述了由贝叶斯网络构造信息传递图的方1．1对贝叶斯网络进行Moral化以图1所示法，然后介绍了LAZY—ARVE算法在信息传递中的应用，最后以飞机航电系统为例，对以上方法进行具体说明。的贝叶斯网络结构图为例，先去1连接树及信息传递图的构造掉有向边的方1985年美国马里兰大学的Reggia提出了简约覆盖集理论⋯向，然后将有相用以