基于BIT技術(shù)的裝備控制系統(tǒng)故障診斷

　　本設(shè)計中被測頻率信號為2kHz，其測量是采用8254定時計數(shù)的方式測量。

　　由于標準輸入時鐘脈沖的頻率為4MHz，而裝備系統(tǒng)需要測量的信號頻率為2kHz，其測量即是一個8254定時0.01S并對信號進行計數(shù)20的測量。由定時計數(shù)初值的公式可得N=T×f=0.01(s)×4MHz=40000，設(shè)計采用計數(shù)器1、2級聯(lián)作為定時器，由于我們要統(tǒng)計0.01s內(nèi)的信號發(fā)生次數(shù)，也就是說計數(shù)器1、2級聯(lián)定時，每到0.01s就通知中斷INT3，所以其工作方式設(shè)置如下：計數(shù)器1為模式2，計數(shù)器2為模式0。設(shè)計數(shù)器1的計數(shù)初值為N1，計數(shù)器2的計數(shù)初值為N2，且保證N1×N2=40000，然后將各自初值送入各自寄存器通道即可。

　時間信號測量

　　在硬件連接上，計時采用中斷計時法，由于裝備系統(tǒng)設(shè)備要求，計時最大量為8S，所以測量計時量需要二個計數(shù)器級聯(lián)為32位來工作，硬件設(shè)計上仍是級聯(lián)計數(shù)器1和計數(shù)器2，GATE1與GATE2均通過反相器接的P1.0口，CLK1端接標準頻率脈沖4MHz，其硬件設(shè)計見圖4。計時具體計算方法為：其中計數(shù)器1和計數(shù)器2的計數(shù)初值均為0xFFFF，計數(shù)器1、2中當前計數(shù)值=N1×N2。

　　故障知識庫的建立

　　在建造故障診斷專家系統(tǒng)知識庫時，如何組織和處理專家經(jīng)驗知識和相關(guān)的技術(shù)文獻知識，決定著故障診斷的有效性和準確性，我們把診斷過程中獲取的裝備控制系統(tǒng)故障模式、故障原因以故障樹的形式組織起來，并通過對該故障樹進行定性分析，得出故障樹的最小割集，并將原故障樹在最小割集的基礎(chǔ)上簡化，最后把相關(guān)的概念、事實以及它們之間的關(guān)系知識按關(guān)系模式表的結(jié)構(gòu)組織起來，生成診斷知識庫。在裝備控制系統(tǒng)的故障診斷中，依據(jù)設(shè)備故障樹，形成關(guān)系知識規(guī)則的步驟如下：(1)故障樹邏輯簡化，減少中間事件;(2)引進多個不相容獨立事件，代替故障樹中相容事件;(3)將故障樹的事件轉(zhuǎn)化為概念命題;(4)分解故障樹為一系列單輸出分支—a輸入定義為關(guān)系規(guī)則前提，與門轉(zhuǎn)化為關(guān)系規(guī)則的前提組合條件、或門轉(zhuǎn)化為并列規(guī)則的前提、非門轉(zhuǎn)化為單結(jié)論的非規(guī)則以表示互斥關(guān)系，b輸出定義為關(guān)系規(guī)則結(jié)論，c重復(fù)Step a。

　　計算故障樹的最小割集

　　為了便于規(guī)則的描述，故障樹描述的規(guī)則必須只含最小割集的底事件。

　　本文采用下行法計算割集。這個算法的特點是根據(jù)故障樹的實際結(jié)構(gòu)，從頂事件開始，逐級向下尋找，找出割集。因為只從上下相鄰兩級來看，與門只增加割集階數(shù)(割集所含底事件數(shù)目)，不增加割集個數(shù);或門只增加割集個數(shù)，不增加割集階數(shù)，所以規(guī)定在下行過程中，順次將邏輯門的輸出事件置換為輸入事件，遇到與門就將其輸入排在同一行(輸入事件的交(布爾積))，遇到或門就將其輸入事件各自排成一行(輸入事件的并(布爾和))，這樣直到全部換成底事件為止，這樣得到的割集通過兩兩比較，劃去那些非最小割集，剩下即為故障樹的全部最小割集。圖5是裝備控制系統(tǒng)中A/D板故障樹的割集計算，表1表示下行法求割集的過程。由表可知A/D板的最小割集為{B1}、{B2}、{B3}、{B4，B5}。

形成關(guān)系知識的規(guī)則

　　根據(jù)A/D板的最小割集和結(jié)元器件端電壓異常，用關(guān)系知識的規(guī)則步驟分析可得A/D板故障的規(guī)則如下：

　　Rule1 IF A/D板故障且B1端電壓異常 Then B1壞;

　　Rule2 IF A/D板故障且B2端電壓異常 Then B2壞;

　　Rule3 IF A/D板故障且B3端電壓異常 Then B3壞;

　　Rule4 IF A/D板故障且B4端電壓異常 Then B4壞;

　　Rule5 IF A/D板故障且B5端電壓異常 Then B5壞。

　　從上面的規(guī)則建立過程可以得出，該方法將故障樹分析法與專家系統(tǒng)有機結(jié)合，使得知識工程師、領(lǐng)域?qū)＜?、使用維修人員之間的交流與合作更加容易，消除建立知識庫的盲目性，確保了診斷知識的一致性和完備性、高可靠性;將數(shù)值計算過程和符號決策過程結(jié)合在一起，集成了多種形式的知識，有助于實現(xiàn)診斷的自動化和診斷結(jié)果更準確可靠。因此，建立合理的裝備控制系統(tǒng)故障樹，將故障樹轉(zhuǎn)化為關(guān)系知識，這一過程是導(dǎo)出專家系統(tǒng)關(guān)系規(guī)則(診斷知識)的有效途徑。

　　結(jié)語

　　將BIT用于裝備控制系統(tǒng)，有效地避免異常的發(fā)生，提高控制系統(tǒng)運行的可靠性。BIT技術(shù)簡化了裝備控制系統(tǒng)地面測試時需要將設(shè)備上所有被測信號通過眾多的測試電纜引到地面來檢測的繁瑣，同時使地面測試設(shè)備變得不再龐大、復(fù)雜，縮短了裝備測試前的準備工作時間，滿足了操作人員對裝備快速響應(yīng)的要求。