機(jī)電系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測試降虛警技術(shù)

前言

　　測試性也稱可測性，是指產(chǎn)品能及時(shí)準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或性能下降），并隔離其內(nèi)部故障的一種設(shè)計(jì)特性。機(jī)內(nèi)測試（built-in test，BIT）是指系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)部提供的檢測和隔離故障的自動(dòng)測試能力，它是測試性的核心內(nèi)容。目前，測試性與BIT技術(shù)是國內(nèi)外裝備設(shè)計(jì)、測試與維修保障領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)之一?！　IT技術(shù)自20世紀(jì)80年代初在美國航空電子業(yè)開始發(fā)展以來，其應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展。尤其近年來，針對機(jī)電系統(tǒng)的測試與診斷問題，結(jié)合電子產(chǎn)品BIT取得的巨大成功，人們將BIT的概念與技術(shù)延伸拓展到了機(jī)電系統(tǒng)的測試與診斷領(lǐng)域，由此產(chǎn)生了機(jī)電系統(tǒng)BIT技術(shù)。機(jī)電系統(tǒng)BIT技術(shù)作為一項(xiàng)從電子BIT衍生出的新技術(shù)，具有電子BIT的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外研究和應(yīng)用表明，它在提高機(jī)電產(chǎn)品測試性、測試與診斷能力方面發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，機(jī)電產(chǎn)品BIT技術(shù)也面臨著BIT技術(shù)的共性問題，即虛警率高。美國以及我國部分設(shè)備機(jī)電系統(tǒng)BIT應(yīng)用的調(diào)查結(jié)果表明：虛警率高是機(jī)電系統(tǒng)BIT應(yīng)用中存在的最突出問題之一。高虛警率不僅直接影響機(jī)電系統(tǒng)BIT的有效性，而且會(huì)對系統(tǒng)任務(wù)的完成以及系統(tǒng)的可用性、維修和備件等產(chǎn)生不利的影響，甚至造成使用人員對BIT喪失信心。因此，開展機(jī)電系統(tǒng)BIT虛警抑制與降虛警技術(shù)的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，這也是作者撰寫本書的根本原因?！　∽鳛閲鴥?nèi)第一本專門論述如何抑制和降低虛警方面的專著，本書在全面總結(jié)國內(nèi)外BIT降虛警技術(shù)最新研究成果的基礎(chǔ)上，融合數(shù)年來的研究成果，系統(tǒng)地對機(jī)電系統(tǒng)BIT的虛警問題進(jìn)行研究：針對機(jī)電系統(tǒng)BIT廣泛存在的虛警問題，提出了一套系統(tǒng)的解決方案，對虛警的產(chǎn)生原因、機(jī)理及表現(xiàn)形式進(jìn)行了深入分析和建模；根據(jù)機(jī)電系統(tǒng)BIT的特點(diǎn)，針對基于征兆的監(jiān)控診斷過程中存在的虛警問題，從信號(hào)獲取層、信號(hào)處理層、診斷決策層三個(gè)層次闡述了虛警抑制和降虛警的原理、模型和技術(shù)方法；針對基于模型的監(jiān)控診斷過程中存在的虛警問題，從魯棒故障診斷的角度闡述了降虛警的原理和技術(shù)方法；針對環(huán)境因素導(dǎo)致的虛警問題，從時(shí)間應(yīng)力分析的角度闡述了降虛警的原理和技術(shù)方法；給出了降虛警技術(shù)在典型機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用案例。

內(nèi)容概要

測試性與機(jī)內(nèi)測試是當(dāng)前國內(nèi)外裝備設(shè)計(jì)、測試與維修保障領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，開展機(jī)內(nèi)測試虛警抑制和降虛警技術(shù)的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本書針對機(jī)電系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測試廣泛存在的虛警問題進(jìn)行了系統(tǒng)的論述：對虛警的產(chǎn)生原因、機(jī)理及表現(xiàn)形式進(jìn)行深入分析和建模；根據(jù)機(jī)電系統(tǒng)監(jiān)控與診斷的特點(diǎn)，從基于征兆的監(jiān)控診斷虛警、基于模型的監(jiān)控診斷虛警和時(shí)間應(yīng)力導(dǎo)致的虛警等角度，詳細(xì)闡述了虛警抑制和降虛警的原理、模型和技術(shù)方法；給出了降虛警技術(shù)在典型機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用案例。    本書可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的參考書，也可供從事裝備設(shè)計(jì)、測試與維修保障的科研和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論  1.1 機(jī)電系統(tǒng)BIT概述    1.1.1 BIT基本概念    1.1.2 BIT技術(shù)發(fā)展歷程    1.1.3 機(jī)電系統(tǒng)BIT基本概念及發(fā)展歷程    1.2 機(jī)電系統(tǒng)BIT降虛警技術(shù)研究現(xiàn)狀    1.2.1 BIT虛警概念及影響    1.2.2 BIT降虛警技術(shù)研究現(xiàn)狀    1.2.3 機(jī)電系統(tǒng)BIT降虛警技術(shù)研究現(xiàn)狀  1.3 機(jī)電系統(tǒng)BIT降虛警技術(shù)體系    1.3.1 機(jī)電系統(tǒng)BIT虛警特點(diǎn)    1.3.2 機(jī)電系統(tǒng)BIT降虛警技術(shù)的總體框架  1.4 本書篇章結(jié)構(gòu)  參考文獻(xiàn)第2章 傳感層降虛警技術(shù)  2.1 概述  2.2 機(jī)電系統(tǒng)BIT中傳感層影響因素物理分析    2.2.1 BIT系統(tǒng)傳感層的數(shù)據(jù)質(zhì)量分析    2.2.2 BIT系統(tǒng)傳感層數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素分析    2.2.3 基于影響因素物理分析的降低和防止虛警對策  2.3 基于傳感層硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)的降虛警技術(shù)    2.3.1 機(jī)電系統(tǒng)的測試信息分析    2.3.2 基于系統(tǒng)測試信息的傳感器優(yōu)選技術(shù)    2.3.3 機(jī)電系統(tǒng)BIT的傳感器布局優(yōu)化技術(shù)  2.4 基于傳感器證實(shí)的降虛警技術(shù)    2.4.1 基于不同冗余模型的傳感器證實(shí)過程    2.4.2 基于因果網(wǎng)絡(luò)模型的傳感器證實(shí)算法    2.4.3 案例應(yīng)用  2.5 本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第3章 特征層降虛警技術(shù)  3.1 概述  3.2 特征層導(dǎo)致虛警的機(jī)理分析    3.2.1 特征信息質(zhì)量的評價(jià)    3.2.2 特征層導(dǎo)致虛警的機(jī)理      3.2.3 特征層解決BIT虛警問題的技術(shù)途徑與思路  3.3 特征層降虛警方法    3.3.1 基于核主元分析的特征提取降虛警技術(shù)    3.3.2 基于粗糙集理論的特征選擇降虛警技術(shù)    3.3.3 基于決策器的特征選擇降虛警技術(shù)  3.4 本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第4章 診斷決策層降虛警技術(shù)  4.1 概述  4.2 診斷決策層產(chǎn)生虛警的原因與機(jī)理分析    4.2.1 基于BIT信息處理流程的診斷決策層虛警影響因素分析    4.2.2 診斷決策層產(chǎn)生虛警的原因與機(jī)理分析    4.2.3 解決診斷決策層BIT虛警問題的技術(shù)方案與思路  4.3 信號(hào)閾值診斷的虛警抑制技術(shù)    4.3.1 信號(hào)閾值法產(chǎn)生虛警的機(jī)理分析      4.3.2 延遲判決和動(dòng)態(tài)閾值分析  4.4 間歇故障導(dǎo)致虛警的抑制技術(shù)    4.4.1 間歇故障影響B(tài)IT性能的機(jī)理分析與建模    4.4.2 間歇故障導(dǎo)致虛警的抑制技術(shù)  4.5 本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第5章 基于模型的魯棒故障診斷降虛警技術(shù)  5.1 概述  5.2 模型不確定性及其對故障診斷影響的分析    5.2.1 故障診斷中的模型不確定性分析      5.2.2 模型不確定性影響故障診斷的原因分析  5.3 基于觀測器／濾波器的線性不確定系統(tǒng)的魯棒殘差生成    5.3.1 基于最優(yōu)未知輸入觀測器的魯棒殘差生成    5.3.2 基于多指標(biāo)約束方法的魯棒殘差生成  ……第6章 基于時(shí)間應(yīng)力分析的降虛警技術(shù)第7章 機(jī)電伺服系統(tǒng)BIT降虛警技術(shù)應(yīng)用第8章 直升機(jī)航向資態(tài)系統(tǒng)BIT降虛警技術(shù)應(yīng)用

章節(jié)摘錄

　　1.3.1 機(jī)電系統(tǒng)BIT虛警特點(diǎn)　　機(jī)電系統(tǒng)由于綜合電子與機(jī)械系統(tǒng)，在功能、結(jié)構(gòu)、工作模式和工作環(huán)境等方面與電子系統(tǒng)存在較大的差異，相應(yīng)的故障模式更為復(fù)雜，測試與診斷的復(fù)雜性顯著增加，其BIT虛警問題更為突出，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面?！　。?）機(jī)電系統(tǒng)的工況環(huán)境相比電子系統(tǒng)更加多變和惡劣，工況成為判別系統(tǒng)正常運(yùn)行與否的重要參數(shù)?！　。?）機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型和功能模塊，不像電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能模塊那樣規(guī)范，其動(dòng)部件較多，加之工作環(huán)境、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、噪聲等影響，結(jié)構(gòu)會(huì)損傷并累積，故障、虛警產(chǎn)生和發(fā)展的原因、機(jī)理更加復(fù)雜，故障表現(xiàn)形式多樣，故障程度不一?！　。?）機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)信息獲取較大地依賴于傳感技術(shù)，由于機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜多樣，信號(hào)種類多樣、量級(jí)和變化范圍大、穩(wěn)定性較差、背景噪聲和干擾較大，運(yùn)動(dòng)部件多，傳感器安裝條件限制等，其狀態(tài)信息更難于正確獲取和傳輸?！　。?）機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)、行為、故障具有較強(qiáng)的模糊性和不確定性，狀態(tài)信號(hào)與故障間對應(yīng)關(guān)系復(fù)雜，導(dǎo)致機(jī)電系統(tǒng)BIT故障特征提取、診斷與決策都比較困難?！　∵@些因素使得機(jī)電系統(tǒng)BIT虛警問題更加復(fù)雜，也導(dǎo)致機(jī)電系統(tǒng)降低BIT虛警更為棘手，因而迫切需要開展機(jī)電系統(tǒng)BIT虛警問題研究。

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