基于故障树与案例相结合的故障诊断方法

基于故 障树 与案例 相结合 的故 障诊 断方 法
董海鹏 ， 高延滨 ， 毛 奔
（ 尔滨工程 大学 自动化 学院 ， 哈 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５０ １ 摘 要： 针对惯性导航等航海装备的复杂性 ， 提出了基 于故 障树和基于案例的故障诊 断方法 ， 分析了 ２ 种方法各 自的优缺
故障诊断就是从已知的故障征兆出发 ， 经过一 素 等 ） 详尽 分 析 ， 顶 事 件 至底 事 件 ， 从 自上 而 下 ， 按 照 故 障现 象 与 原 因 的 因果 关 系建 立 诊 断 系 统故 障 现 象 判 断本 质 ， 由当前 预 测 未来 ， 由局 部 推测 整 体 树．基 于故 障树 的故 障诊 断过 程就 是将 故障原 因从
（ ｏｅｅ ｆ ｕｏ ａｉ ， ｒｉＥ ｇ ｅｒ ｇ ｎｖｒｔ， ａｂｎ ５０ １ Ｃ ｉａ Ｃｌ ｇ Ａ ｔ ｔ ｎ Ｈａｈ ｎ ｉ ｅｉ ｉ ｓｙ Ｈ ｒｉ ０ ０ ， ｈｎ ） ｌ ｏ ｍ ｏ ｎ ｎ ｎＵ ｅｉ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｉｗ ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｉ ｆｔ ｅ ｆ ｕ ｔｉ ａ ｔ ａ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｓ ｃ ｓ ｉ ｅ ｔ ｌ ｎ ｖ ｇ ｔｒ ｈ ｗ ａ ｌ ｓｒ ｃ ： ｎ ｖ ｅ ｆｔ ｏ ｌｘ ｔ ｏ ｈ ａ ｌ ｎ ｎ ｕ ｉ ｌｅ ｕ ｐ ｎ ｕ ｈ ａ ｎ ｒ ａ ａ ｉａ ｏ ，ｔ ｅ ｔ ｏ ｆｕ ｔ ｈ ｙ ｃ ｉ
・ １ ６・
点 ，ｈ ｎ子 节点 １ Ｅｓ 节 点 ２ Ｔｅ ，ｌ ｅ子 ．图 １ 映 了某 型 反
点． 事件为“ 顶 电流 表 红 色 指 示 灯 不 亮 ” 底 事 件 为 ， “ 应急 电源 箱 保 险丝 烧断 ” “ 电器 损坏 ” “ 、继 、陀螺 温 控板 故 障” “ 线 焊接脱 落 ” ． 顶事件 始 ， 步细 、接 等从 逐 化， 逐层 分 解 ， 断判 断和 选择 故 障树 的分支 ， 终 不 最 定位 故 障原 因 ， 直抵底 事件
否
１ ３
焊线脱 落或 引 线 （ 旁 边 变 从
压器上再接线 ）
拨掉 ＃ ５板 用 万 用 表 测量电子柜后面 １ Ｋ
２ 、４之 间 （４Ｖ 对 ２２ ２ 上） 电阻 约 为几 十 欧
更换 ＃ １ 断 电器 ｌ号
２Ｋ ２ 一 ３脚 的 线 脱 落 、 焊 或 虚
收稿 日期 ：０ ９ ０ — ４ ２０—６２．
作者简介 ： 董海鹏 （９ ９ ）男， 士研究生 ， １７ ， 硕 主要研究方 向： 导航 、 制导与控制 ， — ｉ：ｖ ｖ ＠ｔｍ．ｏ Ｅ ｍａｌｏ Ｈ ｏ ｏ ｃ ｍ．
第 １ 期 １
董海鹏 ， ： 等 基于故障树与案 例相结合 的故障诊 断方法
ｔ ｒ ｕ ｈｔ ｅｌａ ｎ ｎｇｍａ ｈ ｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｒ ｉ ｃ ｉ ｅ，ａ ｈ ｕ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎｔ ｅｌ ｈ ｆｔｅ ａ ｉ ｅ ｎｄｔ ｅｒ ｌｓｗｅ ｅｇｖ ｎ ｉ ｈ ｉ ｔ ｒｔ ｇ ｏ ｈ ｈｍｅ ｉ ｆ ａ ｌ ｔｅ ｔ ｏ ｕ ｔ ｒ ｅ，ａ ｐｌｉ ｇｃ ｒｅ ａｉ ｅ ｃ ｆ ｐ ｙ ｎ ｏ ｒ ｌｔｖ
ｄ ａ ｎ ｓｓｍｅｈ ｄ ｉ ｈ ａ ｅ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ａ ｅ ｎ ｆ ｕ ｔｔｅ ｎ ａ ｅ ａ ａｙ ｉ ｒ ｅ ｅ ｅ ． ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｉ ｇ ｏ ｉ ｔ ｏ ｓｗｈ ｃ ｒ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｌ ｒ ｅ ａ ｄ ｃ ｓ ｎ ｌ ｓｓｗｅｅ ｐｒ ｓ ｎｔｄ Ｔｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｎ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｆｔ ｅ ｅ ｔ ｔ ｏ ｓｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ Ｉ ｈｅ ｅ ｈ ａ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ｔ ｏ ｏ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｈ ｓ ｗｏ ｍｅｈ ｄ ｒ ｎ ｌ ｚ ＆ ｎ ｔ ｎｄ ｔ ｅ ｆ ｕ ｔｄ ａ ｎ ｓｓｍｅｈ ｄ ｃ ｍｂｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ａ ｏ ｅ ｔ ｎ ｎ ｈ ｂ ｖ ｗｏ
应
用
科
技
第 ３ 卷 ７
２ 基 于案例 的诊断方法
基 于案例 的推理 （ Ｂ 借 鉴人类 处理 问题 的方 Ｃ Ｒ） 式， 规避 知 识 和 规则 难 以获 取 这一 瓶 颈 ， 运用 以前 积 累 的经 验直 接求 解 问题 ， 引起 有关 专 家和 学者 的 广 泛关 注 ， 正逐 渐 成为 人工 智 能领 域 的一个 研究 热 点 Ｉ其 基 本思 路 如 图 ２ 示 ： 先将 已解 决 的故 障 ３ １ ． 所 首
是从 ２Ｋ ２ 一 ３至
姆， 以确 定 外 线 路 是否短路
ｌ ４
按 扭 ｌ 连 线 Ｏ脚 断 线
更 换 ＃ ５板
２ ４Ｖ外 电路短路 先拔掉电子柜 ＃ ３插头 ， 短路 现象是否仍存在
否
１ ５
是
拔掉主体仪器 ＃ ５插头 ， 测 量 １０芯 接 线 板 第 二 ５ 排 左 起 １ ４ ２ ￥ ２ ～ （ ４ｖ 、４ Ｖ上 ） 阻 ， 路 电 短 现象是否仍存在．
检查 ＃ ３电缆 ２ 、ｌ Ｏ ２ 之 间 ；８ ２ ２ 、９之 间
是 否短路 ， 并排除
１ 否 ７
是 １ ８ 更换 对 应 的 温 控 板
检 查 对应 的 陀螺 或 加 速 度 计 加 热 片 有 碰 地现 象 ．
图 １ 某 型惯性导航设备一故 障树层次结构图
・
６ ２・
７
测 量 ＃ 、７板 ２ ６＃ ４ｖ电 压 ＃ ３板 ± ５Ｖ板 电压 ２ 是 否正 常
否
检 查 电 流表 下 面 右边 按 扭 上 ９ １ 、０ 脚是否有 ２ ４ｖ电 压
是
ｌ Ｏ
是
２２
＋ ２ ５
检查 电子 柜 下 面 Ｄ Ｂ Ｃ ３变 压 器 ｌ２ 、
检 查 电子 柜 后 面 １ ２、３之 间 ７ ７ Ｋ 是否有高于 ２ ４ｖ 的 交 流 电 压
２
打 开 电子 柜 门 ， 听 是 否 有 电 风 扇 旋 转声
否
３
是
５
电子 柜 ＃ 、１ ９＃ ０ 插 座 １ ２ 上 、脚
用 万 用 表 测 量 电 子 柜 ＃ ５板 ２ ４ｖ 电压 是 否 正 常
否 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
６
应用 ２ ０Ｖ交 流 电 压 ２
是
２ｌ
检 查应 急 电源 箱 的 ２ 舰 电源 ＃线 检 查保险丝 检 查 ＃ ＃ ２、３ 插 座 １２脚 、 应 用 ２０Ｖ 电 压 ２ 检 查 开 关 接 线
点， 最后提 出将两者相结合的故障诊断方法 ， 充分发挥各 自优势 ， 建立案例库 ， 过学 习机对案例进行解释 ， 通 依据故障树方 法建立规则 ， 由推理机调用相关规则进行故障判断．
关键词 ： 故障诊断 ； 故障树 ； 案例分 析； 相似性
中图 分 类号 ：Ｐ ９ Ｔ３１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ６ １ （０ ０ １ — ０ ０ ０ １０ — ７ Ｘ ２ １ ）１ ０ ６ ． ５
Ａ ａ ｌ ｉ ｇ ｏ ｉ ｅ ｈｏ ｏ ｂ ｎ ｎｇ ｆ ｕ ｔｔ ｅ ｎｄ ｃ ｓ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｕ ｔｄ ａ ｎ ｓｓｍ ｔ ｄ ｃ ｍ ｉ ｉ ａ ｌ ｒ ｅ ａ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｉ
ＤＯＮＧ ｉｐ ｎ ＧＡＯ ｎ－ ｉ ＭＡＯ ｎ Ｈａ － ｅ ｇ， Ｙａ ｂ ｎ， Ｂｅ
ｍｅｈ ｄ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ，ｔ ｋｎ ｕｌａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｅ ｔ ｔ ｏ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｓ ｉ ｒ ｒ ａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ａ ｄ ｅ ｐ ａｎ ｄ ｔ ｏ ｓｗａ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｉ ｇｆ ｌ ｄ ａ ｔｇ ｆｔ ｎ ｈ ｗｏ ｍｅ ｈ ｄ ｈ ａ ｅ ｌ ａ ｙ ｗ ｓｅ ｔｂ ｉ ｅ ｎ ｘ ｌ ｉ ｅ ｂ ｓ
１ ６
逐 一 拔 除 ＃ １ ｌ、 ＃ ２断 电器 板 ， ｌ 更 换 有 问 题 的 断 电器 板
否
１ ９
是
检 查 １０芯 接 线 板 第 五 排 左 起 ５ １４ ４ — 、２ ６、３ ６４ — ） ～ （ １６ ４ — ５ — 、４ ６
对 ２ ４Ｖ上的电阻 ， 发现那 一路短路 把对应的温控板拔掉 ， 短路现象是否仍存在
惯 性导 航设 备 的一 故 障树 层次 结构 （ 方框 上方 数 字
为 该节 点 编号 ）共 计 ２ ， ５个 节点 ， 编号 １为顶 节点 ； 编 号 ４ ８ ９ １ 、３ １ 、８ １ 、０ ２ 、４ ２ 、 、 、 ｌ ｌ 、７ ｌ 、９ ２ 、３ ２ 、５为 底 节
１
接 通 舰 电源 ， 电流 表 下 面 红 色 指 示 灯 不 亮
１ １
ｌ ２
测 量 电子 柜 后 面 ２Ｋ ２ 一 ３脚 （ ２ 一 ） ￥ ４Ｖ ２ 对 上是 否有 ２ ４ｖ 电压
更 换 指示 灯
是
２ ４
接 线 柱 上 是 否 有 ２ ０Ｖ交 流 电 压 ２
否
８
是
９
１ ２ 线 柱 上 、接
ＤＢ Ｃ ３变 压 器 １ 、２脚 和 １ ｌｌ Ｋ ７ 、３之 间 ２７ 边线 断 线或 虚焊 脱 落
ｒｌｔ ｄ ｅｈ ａ ｕ ｃｉ ｅｎｅｅ ｃ ａ ｈｎ． ｕｅｏ ｕ ｇ ｅ ｌ ｎｔ ｎ ｙ ｈ ｆｒｎｅ ｃ ｉｅ ｊ ｔ ｍ ｆ ｏｂｔ ｉ ｍ
Ｋｅ ｗｏｒ ：ｆｕ ｔ ｉｇ ｏ ｉ； ａ ｌ ｅ ｃ ｓ ｎ ｌ ｓｓ ｃ ｍｐａａ ｉｉｙ ｙ ｄｓ ａ ｌ ａ ｎ ｓｓ ｆｕ ｔ ｒｅ； ａ ｅａ ａ ｙ ｉ ； ｏ ｄ ｔ ｒ ｂ ｌｔ
顶事件 和底 事件 之 间的 因果关 系．通过 对可 能造成 系统 故 障 的 各种 原 因 （ 软 件 、 件 、 如 硬 环境 、 为 因 人 果链． 然而 ， 实 际推 理 当 中 ， 了符 合 人们 的思 维 在 为 习惯 ，较 多使用 的是反 向因果 链推 理 ，如 ： 父 节 Ｉ ｆ
１ 基于故障树 法故 障诊断方 法研究
和故 障 的传播过 程【 】 ２． ＿ ４
图 １ 为某型 惯性导航 系统 故障树 层次结 构【１ ５． － ８
故障树分析法（ ｕｔｒ ｎｌ ｉ Ｆ Ａ 是可靠 ｆ ｌｔ ｅａａ ｓ ，ｒ ） ａ ｅ ｙｓ 故障树层次结构模型是一个反 映诊断对象结 性设计和故障诊断技术中的一种有效的方法 ， 是一 构 、 功能和行为的因果关系模 型 ， 它体现 了故障传 种 由果 到 因的演 绎分析 方 法． 它把 系统最 直观 、 易 播 的层次和父 、 最 子节点间的因果关系． 具体而言 ， 从 观察的故障现象作 为故障树的顶事件 ， 把引发该顶 某 一子 节点 到其 父 节点 构成 一条 正 向因果 链 ， 任 从 事件 故 障 的最 终 原 因作 为底事 件 ， 中间事件 反 映 了 意 底 事件 节 点 到 顶 事件 节 点 形 成 一 条完 整 正 向 因
第３ ７卷第 １ 期 １ ２１ ０ ０年 １ 月 １
ｄｉ１． ６０ｉ ｎｉ０ － ７ Ｘ２ １．１ １ ｏ：０３ ９ ．ｓ．０９ ６ １ ．００１． ５ ９ ｓ ０
应
用
科
技
Ｖ０ ＿７， ． １ １ ３ Ｎｏ １
ＮＯ ．０１ Ｖ２ ０
Ａｐ ｌｅ Ｓｃｅ ｃ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｐｉｄ ｉｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
定 的逻辑 推理 ， 除或 定 位 故 障 的过 程 ， 排 即一 个 由
的过程 ， 其本质为一个推理决策过程． 故障诊断方法 整体 到局 部 逐步 细化 的过 程 ， 自上 而下 逐层 分解 是 是 为完 成推理 任务 而采用 的方法 ｌ １ １ ． 的过程 ， 是对 故 障系 统 的可靠 性进 行评 价 和分 析 的 过程 ． 过程 中 ， 以清楚地 分析 故 障产生 的原 因 在此 可