[發明專利]一種改進的序貫故障診斷策略優化方法

在審

• 申請號: 201410619342.1
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104484548A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 王宏力;姜偉;何星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于測試與故障診斷技術領域，涉及一種基于蟻群方法和相關矩陣的序貫故障診斷策略優化方法。

背景技術

隨著現代裝備系統功能和結構復雜程度的提高，帶來了測試診斷困難和測試成本增加等問題。測試方案設計的一個重點就是序貫故障診斷策略的設計，即選擇一種測試執行順序，提高故障診斷的精度和成本。診斷策略的優化設計從計算復雜度上講屬于NP-complete問題，常用的與或圖搜索法、AO方法、AO^*方法、故障樹模型法等存在著運算量大、局部收斂、組合爆炸等問題，而且難以適應復雜系統故障存在動態隨機性的特點。

上個世紀80年代以來，隨著各種現代優化方法的興起，國內外學者已經開始廣泛關注現代優化方法在診斷策略優化中的應用研究，如基于信息增量的貪婪方法、動態規劃方法和遺傳方法等。這些方法都遵守“最小代價”的原則，在保證故障檢測率和隔離率的前提下使搜索代價最低，滿足故障策略優化的要求，取得了較為廣泛的應用。但上述方法僅考慮故障的發生概率和各個測試成本，沒有考慮到執行測試的難易程度，即維修人員的主觀經驗對故障診斷的影響，同時也存在早熟收斂和測試成本函數構造困難的問題。

總的來說，為制定合理的診斷策略，提高故障診斷效率，國內外學者提出的很多理論和方法，在一定程度上滿足了故障診斷策略優化的要求，在設備故障診斷與維修中取得了廣泛的應用。但是這些方法存在或多或少的局限，主要表現在：對不確定性處理能力不高、大多為靜態診斷策略，而且無法利用診斷經驗等。針對上述問題，有必要展開診斷策略優化問題的研究，以降低設備的全壽命周期費用。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于蟻群方法和相關矩陣的序貫故障診斷策略優化方法，利用多信號建模技術得到表征系統故障和測試依賴關系的相關矩陣，通過定義適應度函數、蟻群方法的狀態轉移規則和信息素反饋機制，實現系統的序貫診斷策略優化。

現將本發明方法的技術解決方案敘述如下：

本發明一種改進的序貫故障診斷策略優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：編碼建模

多信號模型方法是一種僅對故障傳播建模的模型方法，以分層有向圖表示系統的信號或功能、組成或故障模式，以及它們之間的相互依賴關系，以美國QSI公司的測試性工程和維修系統軟件TEAMS為工具，可以建立待診斷對象(以下簡稱系統)的多信號模型，建模的步驟如下：

步驟1.1：熟悉建模對象，識別和提取模型信息，如系統組成、功能、測試信息；

步驟1.2：根據系統組成，輸入系統的結構模型、原理圖模型或概念方框圖，設置模型節點屬性，然后向模塊和測試點加載信號；

步驟1.3：根據特定情況，調整、修正和校驗模型；

步驟1.4：建立好系統的多信號模型以后，執行TEAMS軟件中的“靜態分析”和“測試性分析”選項，得到系統的故障-測試相關矩陣D_m×n，其中m和n分別代表系統中的故障源個數和測試個數:

步驟1.5：將相關矩陣中的第i(i＝1,2,…,n)個測試t_i定義為一個結點，仿照蟻群方法求解TSP問題的思路，t_i→t_j的測試順序看成是蟻群方法中螞蟻移動的一條邊；假設共有M只螞蟻，螞蟻k按照某一順序S_k(1～n的排列)不重復地遍歷n個結點，把遍歷順序S_k定義為一種診斷策略；

步驟1.6：相關矩陣中的每個測試t_i看成一個結點，t_i→t_j的測試順序看成是蟻群方法中螞蟻移動的一條邊，所有個體按照某一順序S_k(1～n的排列)不重復地遍歷所有結點，把遍歷順序S_k定義為一種診斷策略；

步驟2：構造適應度函數

步驟2.1：依據得到的相關矩陣D_m×n和診斷策略S_k，得到相應的故障隔離矩陣FI_k；