测试性虚拟验证中的故障建模技术研究
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摘要
测试性虚拟验证是测试性验证领域的一个重要发展趋势,故障模型是进行测试性虚拟验证的基础。针对测试性虚拟验证的需求,开展故障建模技术研究,对于提高测试性虚拟验证结果可信性具有重要作用。
     本文在“装备可测性/机内测试分析、设计与评估技术”项目支持下,从测试性虚拟验证的原理分析入手,以适应虚拟验证中的故障注入为出发点,建立了故障属性描述模型,并对其中的故障传播特性以及环境因素与故障的关联关系开展了深入研究。论文主要研究内容包括:
     (1)故障属性描述模型分析与建立。
     阐述了测试性虚拟验证原理,分析了虚拟验证中故障注入对故障模型的需求。在此基础上,从系统故障特性中提取故障的基本属性和相关特性,并基于关系数据模型理论建立了故障属性描述模型。
     (2)故障传播特性分析与建模。
     总结、分析了故障传播过程,针对故障传播中的复杂性和不确定性,提出并建立了模糊概率多信号流图模型。应用该模型对故障传播过程进行描述并进行相关推理,得出故障传播的后继故障模式集和等效故障模式。并以某稳定跟踪平台中主控单元的控制电路板为对象,开展了实例应用研究。
     (3)环境因素与故障的关联关系分析
     分别从定性和定量角度对环境因素与故障的关联关系进行了研究。首先从环境因素诱发故障的机理分析入手,对环境因素与故障的定性关联关系进行了分析,得出影响故障的主要环境因素。然后,收集环境因素与系统故障的相关数据,运用灰色关联分析(Grey Relational Analysis,GRA)理论,定量分析了环境因素在不同等级下与故障的关联程度。相关技术在某直升机航姿系统关键部件的故障分析中进行了应用。
     (4)技术验证与应用
     以某惯性组合为对象,针对其典型故障模式,深入分析了其故障传播关系和环境因素与故障的关联关系。在此基础上,建立了该惯性组合的故障模型,构建了惯性组合故障模型数据库。
Testability virtual evaluation is an important developing trend in the filed of testability evaluation. Failure model is the base of testability evaluation. Focusing on the requirement of testability virtual evaluation, researching the failure modeling is important to improve the creditability of testability virtual evaluation. Supported by the advanced project "Equipments Testability/BIT Analysis, Design and Evaluation Technology", this dissertation sets up a failure attribute description model. Then, the failure propagation characteristics and associating relationship between failure and environmental factors are studied. The main contents of the dissertation are as follows:
     1.The failure attribute description model is analyzed and set up.
     The principle of testability virtual evaluation is described and the requirement of failure model in testability virtual evaluation is analyzed. Then, the basal failure attributes and other attributes are extracted. A failure attribute description model is set up by using relation data model.
     2. The failure propagation characteristic is analyzed and modeled.
     The failure propagation process is summarized and analyzed. Aiming at the complexity and uncertainty of failure propagation, a fuzzy probability multi-signal flow graph model is built up. It can describe the process of failure propagation and reason out the subsequence set of failure propagation and the equivalent failure mode. It is applied in one control circuit board.
     3. The environment-failure associating relationship is analyzed.
     The associating relationship between environmental factors and failures is studied from qualitative and quantitative aspects respectively. Firstly, the associating relationship between environmental factors and failures is analyzed based on the mechanism that environmental factors induce failures. The chief environmental factors that induce failure are elicited. Secondly, after collecting the relevant data between environmental factors and failures, their associating relationship in different levels is analyzed by using Gray relational analysis theory. Finally, the technology is applied to the failure analysis in the key part of helicopter’s horizon.
     4. The technologies is applied and validated.
     The technologies is applied and validated in a inertial navigation system. Aiming at its typical failure modes, the failure propagation and associating relationship between environmental factors and failures are analyzed. Then, the failure model is built and the model database is designed.
引文
[1] Department of Defense, MIL-STD-2165A, Military Standard Testability Program for Systems and Equipments[S]. 1993.
    [2] GJB 2547-95装备测试性大纲[S].北京:国防科工委军标出版社, 1995.
    [3]田仲,石君友.系统测试性设计分析与验证[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
    [4]邱静,刘冠军,李天梅.基于虚拟样机的可测性虚拟试验验证技术研究及发展[C].第二届国防科技工业试验与测试技术发展战略高层论坛论文集,2008.10.
    [5]石君友,田仲.机内测试定量要求的现场试验验证方法研究[J].航空学报,2006,27(5):883-887.
    [6]徐萍,刘松林,李勇.测试性试验概念及模型研究[J].计算机测量与控制,2006,14(9):1149-1152.
    [7]徐萍.测试性试验方法与试验平台研究[D].北京:北京航空航天大学博士学位论文,2006.
    [8]石君友,田仲.测试性研制阶段数据评估验证方法[J].航空学报,2009,30(5):901-905.
    [9] Pecht M, Dube M, Natishan M, et al. Evaluation of Built-in Test[J].Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on, 2001, 37(1):266-271.
    [10] Barnett N. In-service Reliability, Maintainability and Testability Demonstrations-15years of Experience[C].Proceedings Annual Reliability and Maintainability Symposium. 2003:587-592.
    [11] Department of Defense. MIL-STD-471A,Maintainability Verification/Demonstration /Evaluation[S].1973.
    [12] Department of Defense. MIL-STD-471A Interim Notice 2, Demonstration and Evaluation of Equipments / System Built-in Test / External Test / Fault Isolation /Testability Attributes and Requirements[S]. 1978.
    [13] Department of Defense. MIL-STD-470A, Military Standard Maintainability Program for Systems and Equipments[S]. 1983.
    [14] Department of Defense. MIL-STD-2165, Military Standard Testability Program for Electronic Systems and Equipments[S]. 1985.
    [15] Department of Defense. MIL-STD-2165A, Military Standard Testability Program for Systems and Equipments[S]. 1995.
    [16] Def Std 00-43(Part 2)/Issue 1, Reliability and Maintainability Assurance Activity Part 2: Maintainability Demonstrations[S]. 1995.
    [17]王旭,刘发金.空空导弹测试性验证方法探讨[J].国防技术基础,2007.4.
    [18]王海波,王旭,侯同刚.空空导弹测试性验证应用研究[J].航空兵器,2005,(3):40-43.
    [19]韩国泰.改进目前测试性设计的若干建议[J].测控技术,2007,22(11):7-10.
    [20]何钟武.军用飞机可靠性维修性外场验证方法的研究[D].北京:北京航空航天大学硕士学位论文,2003.
    [21]赵雯,胡德风.武器系统虚拟试验验证技术发展研究[J].计算机测量与控制,2008,16(1):1-4.
    [22] Kao W, Iyer R.K. DEFINE:A Distributed Fault Injection and Monitoring Environment [A]. Proc. Workshop Fault-Tolerant Parallel and Distributed Systems [C]. 1994:511-518.
    [23]石君友,李郑,刘骝.自动控制故障注入设备的设计与实现[J].航空学报,2007,28(3):556-560.
    [24]王成刚,周晓东,彭顺堂等.一种基于多信号模型的测试性评估方法[J].测控技术,2006,25(10):13-15.
    [25]林志文,贺喆,刘松风.基于多信号模型的系统测试性分析与评估[J].计算机测量与控制,2006,14(2):222-224.
    [26]石君友,田仲.测试性研制阶段数据评估验证方法[J].航空学报,2009,30(5):901-905.
    [27]石君友,刘骝,李郑.测试性验证辅助软件(TVAS)设计与实现[J].测控技术,2007,26(7):58-60.
    [28]杨为民.可靠性.维修性.保障性总论[M].北京:国防工业出版社,2001.
    [29] Air Force Instruction[R].Develop Test and Evaluation.Nov.1996.
    [30]胡志刚,黎放,陈波.复杂装备维修性验证仿真方法研究[J],系统仿真学报,2007,19(1).
    [31]卞春江.航空发动机电子控制器BIT设计及验证技术研究[D].南京:南京航空航天大学硕士学位论文,2005.
    [32]江振宇,张为华,李润蔚等.战斗部虚拟试验与验证技术研究[J].弹箭与制导学报,2006,26(3):110-112.
    [33]刘飞,杨明,王子才.仿真验证工具研究[J].电机与控制学报,2007,11(6).
    [34]杨选春,卢鸿力,康改霞等.地空导弹制导控制系统仿真设计、验证和确认[J].系统仿真学报,2008,20(12).
    [35]任佳,雷斌.虚拟试验场技术在靶场试验计划验证中的应用[J].工业控制计算机,2007,20(2).
    [36]孙峻朝.基于故障注入的容错机制测评技术的研究[D].哈尔滨工业大学博士学位论文,1999.
    [37]王建莹.面向容错系统验证的故障注入技术研究[D].哈尔滨工业大学博士学位论文,2000.
    [38]仉俊峰,洪炳镕,乔永强.基于软件的星载计算机系统故障注入方法研究[J].计算机工程与应用,2003,(33):28-33.
    [39]蒋支运,陈欣.软件实现的无人机故障注入系统[J].哈尔滨工业大学学报.2006,38(11):1993-1995.
    [40]吕克洪.基于时间应力分析的BIT降虚警与故障预测技术研究[D].国防科学技术大学博士学位论文,2008.
    [41]章新瑞,任占勇.可靠性试验中环境应力与产品故障机理间关系研究[J].环境技术, 2000.(5): 7~11.
    [42]曾声奎,赵廷第,张建国等.系统可靠性设计分析教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.
    [43]萨师煊,王珊.数据库系统概论[M].北京:高等教育出版社,2000.
    [44] [英]Thomas Connolly,Carolyn Begg.宁洪等[译].数据库系统[M].北京:电子工业出版社,2004.
    [45]李厦.基于Petri网的故障诊断技术研究及其在液压系统中的应用[D].同济大学博士学位论文.2006.
    [46]陈玉宝,夏继强,邬学礼.Petri网模型在故障诊断领域的应用研究[J].中国机械工程,2000,11(12):1386-1390.
    [47]韩光臣,孙树栋,司书宾等.复杂系统故障传播与故障分析模型研究[J].计算机集成制造系统,2005,11(6):794-780.
    [48]杨鹏.基于相关性模型的诊断策略优化设计技术[D].长沙:国防科技大学博士学位论文,2008.
    [49] S. Deb,K. R.Pattipati,R. Shrestha. QSI's Integrated Toolset. Proc. IEEE Autotestcon.,Anaheim,CA,1997:408-421.
    [50]汪培庄,李洪兴.模糊系统理论与模糊计算机[M].北京:科学出版社,1996.
    [51]王志兵,邵咏松.可靠性强化试验在某继电器失效机理分析中的应用[J].航空兵器,2006,(4):54-58.
    [52]邓永孝.半导体器件失效分析[M].北京:宇航出版社, 1991.
    [53]夏泓.电子元器件失效分析及应用[M].北京:国防工业出版社, 1998.
    [54]许凤和.航空非金属件失效分析[M].北京:科学出版社, 1993.
    [55]章黎明,叶迪镇.电子设备组件环境应力筛选分析—潜在缺陷、故障模式和失效机理[J].电子产品可靠性与环境试验, 1997.(6): 28~31.
    [56]褚卫华.模块级电子产品可靠性强化试验方法研究[D].长沙:国防科学技术大学博士学位论文, 2003.
    [57]王考.基于PQFP的试验剖面优化与缺陷激发效果分析[D].国防科学技术大学硕士学位论文, 2003.
    [58]刘思峰,郭天榜,党耀国.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,1999.
    [59]傅立.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学技术文献出版社,1991.
    [60]李天梅,邱静,刘冠军.基于模糊灰色关联分析的故障样本集评估方法[J].仪器仪表学报,2008,29(10):2196-2200.
    [61]明日科技.SQL Server 2005开发技术大全[M].北京:人民邮电出版社,2007.
    [62]张金福,金正宇,张建涛.基于贝叶斯法的评估技术在通信装备中的应用[J].电子产品可靠性与环境试验,2005,4:18-21.
    [63]章新瑞.环境试验和可靠性试验的类型及其设计技术[J].环境技术,2004,3:1-4.
    [64]胡小弟.综合环境应力可靠性试验系统的配置设计及主要技术指标论证[J].环境技术,2005,1:8-12.
    [65]杨方燕,刘军,林震.电子产品中的环境应力筛选研究[J].电子产品可靠性与环境试验,2006,24(4):38-40.
    [66]李天梅,邱静,刘冠军.利用研制阶段试验数据制定测试性验证试验方案新方法[J].机械工程学报,2009,45(8):52-57.
    [67]李天梅,邱静,刘冠军.基于故障率的测试性验证试验故障样本分配方案[J].航空学报,2009,16(9):122-126
    [68]李天梅,邱静,刘冠军.基于故障扩散强度的故障样本选取方法[J].兵工学报,2008,28(7):829-833.

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