测试性分析D矩阵

– 故障隔离过程的数学描述：
T [T1 , T2 , T3 , , Tn ] F [ F1 , F2 , F3 , , Fm ]
第1次隔离
F 1 [ F11 , F21 , F31 ,, Fk1 ]
G1 F F 1
第j次隔离
F j [ F1 j , F2j , F3j ,, Fk j ]
• 串联UUT测试信息分析
– UUT中各测试点对诊断故障提供有用信息的情况;
T0 F1 T1 F2 T2 F3 T3
信息 指示不正常 指示正常
F4
•
T4
F5
T5
F6
T6
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6
一般情况下，在功能信息流的开始端，测试结果指示正常时提供的有用信息量小；而 在终端测试结果正常时，提供的有用信息量大。在信息流开始端测试不正常时提供的 有用信息量大；而在信息流终端测试结果不正常时所提供的有用信息量小。
系统测试性设计分析与验证
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8.3 基于相关性模型的诊断方法
8.3.1 有关假设和定义
– 假设
• 被测对象仅有两种状态：正常状态、故障状态； • 单故障假设； • 各测试点上的测量有效性是一样的；
– 定义：
• • • • • 测试 测试点 被测对象组成单元 故障类 相关性
系统测试性设计分析与验证
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8.3.2 相关性建模
• 相关性数学模型的建立方法
– 行矢量法
• 列出各测试点一阶相关性逻辑方程：Tj=Fx+Tk+Fy+Tl+ …… • 令Fi=1，其余Fx=0，求解一阶相关性方程组 • 得到相关性矩阵
F1 T1 F2 T2 F4 T4
T1 F1 T2 F2 T1 T3 F2 F1 F3 T3 F3 T2 F3 F2 F1 T4 F4 T2 F4 F2 F1 F3
• 选用其中WFD值最大者为第一个检测用测试点
T j [d 1 j d 2 j d mj ]T
D0 p [d ]a j
D1 p [d ]( m a ) j
• 如果Dp0的行数不等于零，则对再计算WFD值，选其中WFD 最大者为第二个检测用测试点，并再次用其对应的列矩阵 分割。 • 重复上述过程，直到选用检测用测试点对应的列矩阵中不 再有为“0”的元素为止。
– 当已知各组成单元的故障发生概率，故障诊断可以按 故障概率递减的顺序进行测试。 – 测试从最可能发生故障的单元开始，以便用尽可能少 的测试步骤就找出故障单元。
P 1 P2 P3
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8.1.1 依据已知数据确定诊断策略
• 按故障概率和测试时间比值确定测试顺序
F1 [1 F2 [0 F3 [0 F4 [0
1 1 1 0
1 1 1 0
1] 1] 1] 1]
T3
F3
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8.3.3 优选测试点制定诊断策略
• 简化矩阵优选测试点
– 简化相关性矩阵识别模糊组，识别冗余测试点和故障 隔离的模糊组； – 选择检测用测试点； – 选择故障隔离用测试点；
– 主要原则
• 先检测后隔离
0 0 ④ F5
F1 F2 F3
① F4 ②
“与”
0
无故障 0 0 F1 F2 F3 F4 F5 ① ②
③ 1 1 F2 F3 F4
④
F5
⑤
UUT
⑤
③
1
1 F1
1
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8.2.1 分层测试策略
– 主要原则
• 分层测试的兼容性
容差 负 正 使用要求 测试容差 基层级
• 收敛型结构
– “与”功能块：全部输入正常，输出才正常。 – “或”功能块：一个输入正常，输出就正常；
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8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
• “与”功能收敛型结构
0 F5
F1 F2 F3
① F4 ②
“与”
0 ④ 0 无故障 0 0 F1 F2 F3 F4 F5 ① ② ③ 1 1 F2 F3 F4
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8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
• 发散型结构
0 无故障 F4
F2 F1 A F3 F4
B C D
B
0
F3 F4
0 C 1 0 C 1
F4 F3 F2 F1
D 1
UUT
F1 1 F2
BC D
诊断树
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8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
系统测试性设计分析与验证
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8.2 复杂系统的诊断策略
8.2.1 分层测试策略
– 用于军用装备 – 主要原则
• 分解测试对象以简化测试；
系统
分系统
分系统
分系统
LRU1
LRU2
LRU3
LRUm
SRU1
SRU2
SRU3
SRUn
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8.2.1 分层测试策略
④
F5
⑤
UUT
⑤
③
1
1 F1
1
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8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
• “或”功能收敛型结构
F1 F2 F3 ① ② ③ F4 "或" ④ ⑤
F5
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8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
• 串联型结构
F1 ① F2 ② F3 ③ F4 ④ F5 ⑤ F6 ⑥
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8.2.3 复杂系统诊断的基本原理
• 复杂UUT诊断的基本方法
– 故障检测仅是判断UUT是否故障，不必知道哪个单元故障，所以 应选择信息流终端（即UUT输出端）测试； – 故障隔离是在UUT故障后，确定哪个组成单元故障的过程，是划 分正常单元和故障单元的过程。每次测试都应选用提供有用信息 量大的测试点。
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第8章 测试点与诊断策略
8.1 简单UUT的测试点和诊断策略 – 简单UUT是指组成部件或可更换单元数量不多， 没有反馈回路的UUT。 – 在单故障假设条件下，一般通过简单分析判断 方法，就可以确定简单UUT的故障检测与隔离 顺序。
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8.1.1 依据已知数据确定诊断策略
系统测试性设计分析与验证
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识别冗余测试和模糊组
T1 T2 T3 T4 F1 F2 F3 F4 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1
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选择检测用测试点
• 测试点的故障检测权值
WFDj d ij
m i 1
顺序测试
UUT 0 ⑥ 无故障 0 F6 1 ⑤ 1 0 F5 F4 F3 ④ 0 1 ③ 1 0 ② 1 0 ① 1 F2 F1
对半分割法测试
UUT 0 ⑥ 无故障 0 1 ③ 1 0 ② F4 F3 F5 0 F2 1 ① 1 F1
0 ④ 1 0 F6 ⑤ 1
系统测试性设计分析与验证
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– 当各组成单元的故障概率和测试时间都已知时，故障 诊断可以按概率与时间比值递减顺序进行测试。
P1 P 2 P 3 t1 t2 t3
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8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
• 发散型结构
F2 F1 A F3 F4 B C D
BC D
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• 测试点的故障隔离权值：
0 WFIj ( N 1 N j j )k k 1 Z
• 选用WFI值最大者对应的测试点Tj为故障隔离用测试点，分 割矩阵：
T j [d 1 j d 2 j d mj ]T
D0 p [d ]a j
Fi [d i 1 d i 2 d in ]
T j [d1 j d 2 j d mj ]T
1 当T j 可测得 Fi 故障信息时（ T j 与Fi 相关） d ij 0 当T j 不能测得 Fi 故障信息时（ T j 与Fi 不相关）
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T1 [1 0 0 0]T T2 [1 1 1 0]T
F1
T1
F2
T2
F4
T4
T3
F3
T1 T2 T3 T4 F1 F2 F3 F4 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1
T3 [1 1 1 0]T
T4 [1 1 1 1]T
• 在相关项中，去掉相同项
系统测试性设计分析与验证
中继级
基地级 对应的测量 不确定度 制造容差
设计容差
正常的设计值
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8.2.2 UUT测试点和优化测试顺序
• 选择UUT的测量参数和测试点
– 原则
• 要想知道UUT的工作是否正常，只要检测其功能和输出特性即可。 当UUT存在故障时，要检测其各组成单元的输出特性和功能才能隔 离故障。 • 初选测量参数和对应测试点时，应将代表UUT功能和特性的输出选 作故障检测用测量参数和测试点，UUT内各组成单元的功能和特性 输出选为故障隔离用测试参数和测试点。
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8.3.2 相关性建模
• 相关性数学模型的建立方法
– 列矢量法
• 列出一阶相关性表格 • 求各测试点所对应的列 • 组合成相关性矩阵
测试点 T1 T2 T3 T4 一阶相关性 F1 F2，T1，T3 F3，T2 F4，T2 替换后的相关项 F1 F2， F1 ，F3 F3 ， F1 ， F2 F4，F2， F1 ，F3
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8.3.2 相关性建模
• 相关性图示模型
F1 T1 F2 T2 F4 T4
T3
T1 F1
F3
T2 F2 F4 T4
F3 T3
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8.3.2 相关性建模
• 相关性数学模型
Dmn d 11 d 21 d m 1 d 12 d 22 dm2 d 1n d 2n d mn
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选择检测用测试点
① 1 0 0 0 1 ② 1 1 0 0 2 ③ 1 1 1 0 3 ④ 1 0 0 1 2
F1
①
F2
②
F3 ④
③
F4
F1 F2 F3 F4
WFD
1 D1
D10
（a)
（b)
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选择故障隔离用测试点
– 三级测试情况
• 中继级测试对象为LRU，其检测用测试点一般是系统级隔离用测试 点的一部分，而其隔离用测试点往往又是所属SRUs的检测用测试点。 • 三级UUT之间的测试点应注意统筹考虑，不要重叠设置过多的测试 点。
• 优化测试顺序
– 最佳的诊断策略
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8.2.3 复杂系统诊断的基本原理
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8.3.2 相关性建模
• 相关性数学模型的建立方法
– 直接分析法
F1 T1 F2 T2 F4 T4
T1 T2 T3 T4
F1 1 F2 0 F3 0 F4 0
T3
F3 （a)
1 1 1 1 1 1 D44 1 1 1 0 0 1
（b)
系统测试性设计分析与验证
Gj F F j
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8.2.3 复杂系统诊断的基本原理
• 复杂UUT诊断的基本方法
– 首先需要画出UUT的功能流程图，初步选出可以设置的测试点； – 用数学形式把各组成单元与各测试点之间的关系表示出来： • D＝f1 (F,T) – 导出计算各测试点对故障诊断提供有用信息量（或权值）的公式， 以便于优选测试点： • I＝f2 (D,T) • W＝f3 (D,T) – 找出以相关性描述（D）和测试点的有用信息量（I）或权值（W） 为基础，逐步分割UUT的具体方法。
8.1.2 依据UUT构型确定诊断策略
• 串联型结构
( m 1)(m 2) N1 2m
N 2 3.3219lg m
平均测试步骤数
串联UUT组成单元数 6 8 25 32 50 128
顺序测试法
3.33 4.38 12.96 16.47 25.48 64.49
对半分割法
2.58 3 4.64 5 5.64 7
• 按测试时间确定测试顺序
– 已知各组成单元的测试时间，故障诊断顺序可以按 测试时间递增的顺序进行测试，以便尽量减少故障 隔离时间。 – 各组成单元的输出端口都需要设置测试点。
t 1 t 2 t 3
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8.1.1 依据已知数据确定诊断策略
• 按故障概率确定测试顺序