機電系統(tǒng)機內測試降虛警技術

前言

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

內容概要

測試性與機內測試是當前國內外裝備設計、測試與維修保障領域研究和應用的熱點，開展機內測試虛警抑制和降虛警技術的研究具有重要的學術價值和工程實際應用價值。本書針對機電系統(tǒng)機內測試廣泛存在的虛警問題進行了系統(tǒng)的論述：對虛警的產生原因、機理及表現(xiàn)形式進行深入分析和建模；根據(jù)機電系統(tǒng)監(jiān)控與診斷的特點，從基于征兆的監(jiān)控診斷虛警、基于模型的監(jiān)控診斷虛警和時間應力導致的虛警等角度，詳細闡述了虛警抑制和降虛警的原理、模型和技術方法；給出了降虛警技術在典型機電系統(tǒng)中的應用案例。    本書可作為高等院校相關專業(yè)研究生和高年級本科生的參考書，也可供從事裝備設計、測試與維修保障的科研和工程技術人員參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論  1.1 機電系統(tǒng)BIT概述    1.1.1 BIT基本概念    1.1.2 BIT技術發(fā)展歷程    1.1.3 機電系統(tǒng)BIT基本概念及發(fā)展歷程    1.2 機電系統(tǒng)BIT降虛警技術研究現(xiàn)狀    1.2.1 BIT虛警概念及影響    1.2.2 BIT降虛警技術研究現(xiàn)狀    1.2.3 機電系統(tǒng)BIT降虛警技術研究現(xiàn)狀  1.3 機電系統(tǒng)BIT降虛警技術體系    1.3.1 機電系統(tǒng)BIT虛警特點    1.3.2 機電系統(tǒng)BIT降虛警技術的總體框架  1.4 本書篇章結構  參考文獻第2章 傳感層降虛警技術  2.1 概述  2.2 機電系統(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)質量分析    2.2.2 BIT系統(tǒng)傳感層數(shù)據(jù)質量的影響因素分析    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)化設計的降虛警技術    2.3.1 機電系統(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    2.3.3 機電系統(tǒng)BIT的傳感器布局優(yōu)化技術  2.4 基于傳感器證實的降虛警技術    2.4.1 基于不同冗余模型的傳感器證實過程    2.4.2 基于因果網(wǎng)絡模型的傳感器證實算法    2.4.3 案例應用  2.5 本章小結  參考文獻第3章 特征層降虛警技術  3.1 概述  3.2 特征層導致虛警的機理分析    3.2.1 特征信息質量的評價    3.2.2 特征層導致虛警的機理      3.2.3 特征層解決BIT虛警問題的技術途徑與思路  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    3.3.2 基于粗糙集理論的特征選擇降虛警技術    3.3.3 基于決策器的特征選擇降虛警技術  3.4 本章小結  參考文獻第4章 診斷決策層降虛警技術  4.1 概述  4.2 診斷決策層產生虛警的原因與機理分析    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 診斷決策層產生虛警的原因與機理分析    4.2.3 解決診斷決策層BIT虛警問題的技術方案與思路  4.3 信號閾值診斷的虛警抑制技術    4.3.1 信號閾值法產生虛警的機理分析      4.3.2 延遲判決和動態(tài)閾值分析  4.4 間歇故障導致虛警的抑制技術    4.4.1 間歇故障影響B(tài)IT性能的機理分析與建模    4.4.2 間歇故障導致虛警的抑制技術  4.5 本章小結  參考文獻第5章 基于模型的魯棒故障診斷降虛警技術  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 基于多指標約束方法的魯棒殘差生成  ……第6章 基于時間應力分析的降虛警技術第7章 機電伺服系統(tǒng)BIT降虛警技術應用第8章 直升機航向資態(tài)系統(tǒng)BIT降虛警技術應用

章節(jié)摘錄

　　1.3.1 機電系統(tǒng)BIT虛警特點　　機電系統(tǒng)由于綜合電子與機械系統(tǒng)，在功能、結構、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，相應的故障模式更為復雜，測試與診斷的復雜性顯著增加，其BIT虛警問題更為突出，主要體現(xiàn)在以下幾個方面?！　。?）機電系統(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)正常運行與否的重要參數(shù)?！　。?）機電系統(tǒng)的結構類型和功能模塊，不像電子系統(tǒng)的結構和功能模塊那樣規(guī)范，其動部件較多，加之工作環(huán)境、機械運動、噪聲等影響，結構會損傷并累積，故障、虛警產生和發(fā)展的原因、機理更加復雜，故障表現(xiàn)形式多樣，故障程度不一?！　。?）機電系統(tǒng)的狀態(tài)信息獲取較大地依賴于傳感技術，由于機電系統(tǒng)的結構和功能復雜多樣，信號種類多樣、量級和變化范圍大、穩(wěn)定性較差、背景噪聲和干擾較大，運動部件多，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?！　。?）機電系統(tǒng)狀態(tài)、行為、故障具有較強的模糊性和不確定性，狀態(tài)信號與故障間對應關系復雜，導致機電系統(tǒng)BIT故障特征提取、診斷與決策都比較困難?！　∵@些因素使得機電系統(tǒng)BIT虛警問題更加復雜，也導致機電系統(tǒng)降低BIT虛警更為棘手，因而迫切需要開展機電系統(tǒng)BIT虛警問題研究。

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