位置随动控制设备在线检测与故障分析

　　0　引　言

　　在火力与指挥控制等军事应用上,发射装置的位置随动控制设备(简称随动控制设备)作为某型武器系统指挥决策的重要执行机构,其性能的优劣,对整个系统的影响非常突出。对于不同的实际工作状况,随动控制设备也会有不同的性能表现。如果不能准确地把握随动控制设备与整机配接后的表现特性,将会给武器装备的最终调试带来很大的困难。针对这种情况,国外的经验是武器装备先经过预研,在预研周期内,对装备的实用性、可靠性、产品化程度进行跟踪,其运作成本非常高。目前国内多数单位普遍根据经验进行调试,随意性较大,调试周期较长。为保证武器的整机性能,缩短设备调试周期,本研究设计一套具有在线检测与故障分析功能的性能测试机构,能够实现规定的各项性能指标测试,并统计分析故障数据和发生频率,根据专家系统,估计危害程度,并推荐必要的纠正措施。

　　1　性能测试机构的设计思想

　　根据武器装备维修等级[1]中的规定,利用相关检测仪器的检测与分析,能够将故障定位到最小可更换单元并以编码形式显示故障部位,提示更换维修。同时,要能够进行故障模式及影响分析,其目的主要是为了分析产品故障对系统工作所产生的后果,并能够将每一故障按其严酷程度分类。

　　按照上述要求,该随动控制设备性能测试机构采用功能法进行分析,列举每个主要功能模块可以完成的若干功能,并按照输出分类。具体的实现手段包括核心板卡编号与软件版本号的匹配判断,网络通讯故障判断,制止器、危界和制动信号电路的故障判断,中频电路模块的故障判断,直流主回路电路模块的故障判断,以及DIO板电路的故障判断。其中,故障模式与分析计算机是非常重要的调试手段,它能够搜集和整理所有能够识别的故障信息,是实现故障报告、加速调试进程的重要保证。其总体框图如图1所示。

　　测试机构的设计基本能够对随动控制设备内部重要的模拟电路、控制继电器电路、射角限制继电器电路以及逻辑控制的正确性进行检测和分析,并能够提供故障部位的建议修正方案,供测试和维修人员参考。为实现检测的方便性和通用性,测试机构中的故障模式与分析计算机采用结构紧凑的嵌入式设备实现。

　　2　性能测试机构设计的理论依据

　　在随动控制设备运行过程中,具有多输入参数和多输出特征的特点,为了提高故障分析和诊断的精度与可靠性,本测试机构采用基于多证据理论的多信息融合技术,以求更加准确、全面的认识和描述诊断对象,从而做出正确的判断和决策。

　　D-S证据理论[2]是通过对同一识别框架上的各证据体进行融合推理,形成决策结果,属于决策级融合中的决策输入/决策输出过程,能较好地处理故障诊断中的不确定性问题。D-S合成法则是一个反映证据联合作用的法则。给定几个同一识别框架上的基于不同证据的信任函数,如果这几批证据不是完全冲突的,那么就可以利用该合成法则计算出一个信任函数,作为那几批证据的联合作用下产生的信任函数。基于以上认识,本研究设定了基于D-S证据理论的随动控制系统故障诊断模型,如图2所示。