基于因果网络多故障诊断系统

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1、基于因果网络多故障诊断系统摘要：以飞机航电系统为研究对象，以设备可靠性数据和专家经验为数据来源，建立基于因果网络的综合航电系统多故障诊断体系，给出诊断过程和思路，同时做实例验证，成功提高航电设备的故障诊断效率，并缩短维修周期。关键词：动态因果模型；航电系统；因果网络；多故障诊断中图分类号：TP306文献标识码：A文章编号：1671-7597(2012)1120032-020引言在传统的机上排故过程中，对故障隔离手册和维修手册进行反复查阅和参照是其中必不可少的环节，当出现故障关联情况较多，相互间的网络拓扑结构较

2、为复杂时，采用传统排故方法费时费力，不但难以适应高效诊断的要求，而且在多故障同时发生时诊断效果不佳。究其原因，是由于没有很好地利用以往的排故数据和经验，造成了不能在故障一发生就指出故障多发部件，无法有效指导排故，缩短维护周期。本文以遗传算法理论为基础，依据因果网络模型给出所有的可能故障的解集合，在可靠性数据、历史排故数据和专家经验的基础上，将所有诊断解集合予以排序，从而实现多故障诊断结果的定量化输出，迅速指明故障源，准确高效的完成诊断任务。1新型维护诊断系统开发的必要性飞机任务的执行情况，需要用航空电子综合系

3、统所能实现的功能来保证，更主要的是，航电系统自身更需要稳定可靠的运行。在驾驶操作中，有时会出现振动、快速的状态变化、快速的环境变化和其他类似情况，这些都能影响航空电子系统的工作性能和可靠性。因此，无论是在飞行中，还是在维修期间，都需要一种方法来验证航空电子系统的正确性和可操作性。基于这个原因，现代飞机需要先进的实时诊断系统，用以监察航空电子设备和其它系统的正常运行。现代航电系统的组成结构必然是复杂的，系统级诊断是十分有必要的，尤其是考虑到可能的相互作用的各个子系统的因素。由于这种互动性和复杂性，诊断能力在过去

4、一直与安全制度紧密结合。因为这种结合，所以对自我诊断系统很难有所改善或提升，从而使先前的诊断系统已经过时，因此,需要想出一个方法来更新诊断系统，同时改进或升级航电系统，两者之间相互结合，形成一个有效率并且廉价的新型诊断方式。现代商业飞机(如波音747和波音777型飞机)包括围绕航电系统中心检查的诊断系统和维护控制台(CMC)o这个系统收集和评价航空电子系统信息，比较传感器的工作，以核实系统的正常运行，检测系统的正确性。举例来说，波音747-400型飞机的诊断系统使用结构松散布尔逻辑方程，用以履行其诊断评估工作

5、。这其中主要的缺点是这种诊断系统源于复杂的规则（即逻辑方程）和困难的算法，工程师们很难在保持规则的情况下保证整个飞机的使用寿命。另一种不利因素来源于采用这一做法的诊断准确率有所受限，缺乏标准和为各种子系统组成的航空电子系统处理大规模系统仿真的能力。不幸的是，尽管执行该诊断系统为747-400节约了大量的时间和费用，但把其修改或实施在其它他飞机上是不可能的。因此，这个时间和费用，必须用来支持其它类型、型号的飞机的正常运行。此外，在运行中的飞机，其航空电子系统升级或增补内容，往往也需要额外的昂贵费用，而且耗时费力

6、，从而需要更新的模式的诊断系统，以适应这些变化。与上述描述中诊断系统需要克服的困难不同，波音777飞机采用浅层基于模型的方法，这种方法基于一个简单的关系数据库结构。这一诊断系统具有初级诊断功能，如信号验证，级联效应搬迁和故障隔离，并把相关的一系列任务进行顺序加工。但是，这样做的好处是有限的，因为浅层数学模型方式具有的是侧重于报告故障，而不是评价系统级故障的特点。此外，这一模式作为基础的方法并不容易支持分析各子系统之间错综复杂的交联故障信号。这种波音777诊断系统还有另一弊端，它是基于文本格式的。因此，它只能提

7、供非常有限的设计和分析能力，并且不能提供任何模拟能力。此外，这一诊断系统仅提供非常有限的故障领先覆盖率，在飞机维修工作中以较大的模糊群体确定'‘没有发现故障”的条件。如果航空电子系统有所变化，这两种上文所述的诊断系统势必不能满足使用条件，必须再生成一个全新的模式或设定的角色，这是一个代价昂贵，而且技术要求高的过程。传统的航空电子系统故障诊断系统的体系结构，仅仅在一个单一的黑盒中提供诊断界面（如图形显示器，控制面板，传感器的输入，键盘）的数据存储和检索,以及应用程序代码。这个架构提供了一个集中诊断系统，能够满足

8、诊断航电系统的要求。然而，这种诊断系统是很难进行修改、扩大或升级的，因为这需要详细的了解整个航空电子系统。此外，改变航空电子系统的过程中修改模型或修订有关规则，是一个很不简单的工作，将十分费时、代价昂贵、而且容易出错。还有，这种诊断系统没有提供任何系统级的各子系统的信号分析，使我们很难为飞行员和地勤人员分别形象化的描述整体系统和相互间关联的各个子系统。这种缺乏系统级支持的诊断系统，在排除故障时增加了