沈陽工業(yè)大學(xué)化工過程自動化學(xué)院 李英順 趙玉鑫

沈陽工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 陶加云

1 概述

車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置是坦克火控系統(tǒng)的重要組成部分，是一部光、機(jī)、電合一的復(fù)雜精密儀器。由于其組成部件的復(fù)雜性，維修人員無法一時準(zhǔn)確的找到故障位置，快速維修。隨著科技的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的維修方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)故障維修的需求，先進(jìn)的算法的發(fā)展，可以使得維修人員的工作效率顯著提高，利用故障樹分析法作用在車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置上，不但能夠快速準(zhǔn)確的定位故障位置，而且可以給出維修意見，減少了維修人員的負(fù)擔(dān)，縮短了維修時間，大大提高了維修的工作效率。

2 故障樹分析法在車長周視鏡及激光壓制觀瞄裝置中的應(yīng)用

2.1 車長周視鏡及激光壓制觀瞄裝置故障樹的建立

故障樹是一種描述對象因果關(guān)系與結(jié)構(gòu)的模型，它表現(xiàn)的是故障樹中的子節(jié)點與父節(jié)點之間的因果關(guān)系，用來尋找頂事件的原因事件以及最小割集。故障樹的建立主要是根據(jù)規(guī)則手冊、專家經(jīng)驗以及對車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置的分析建立數(shù)據(jù)庫，根據(jù)用戶輸入的單個或多個故障現(xiàn)象，進(jìn)行逐層的診斷，找出導(dǎo)致故障的原因。以車長周視指揮鏡分系統(tǒng)的車長操縱臺作為研究對象。運用故障樹分析法的基本原理。將故障的原因逐層細(xì)化，找出導(dǎo)致故障的基本原因。

選取“車長操縱臺故障”作為頂事件，它的發(fā)生是由5個原因引起的：1）操縱臺操作失控；2）操縱臺指示燈不亮；3）穩(wěn)像不能正常啟動；4）按鈕故障；5）激光部件故障。五者只要出現(xiàn)其一，都會導(dǎo)致車長操縱臺故障，所以用“或”門的關(guān)系使之與頂事件相連。若車長操縱臺操作失控，可能是電源信號±15V故障，也可能是電源+5V信號故障，還有可能是方位信號或俯仰信號故障，任何一個事件發(fā)生，都會是操縱臺發(fā)生失控現(xiàn)象無法正常工作，故也用“或”門的關(guān)系連接。依次循環(huán)下去，如圖1所示的故障樹。

圖1 車長操縱臺故障樹模型

故障樹建立完成后，對故障樹進(jìn)行分析，確定結(jié)構(gòu)函數(shù)，求最小割集。根據(jù)最小割集的求解方法，一個底事件就是一個最小割集，全部的底事件就是全部的最小割集。故障樹對應(yīng)的事件意義見表1。

2.2 知識的推理

構(gòu)建的車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置的故障診斷專家系統(tǒng)的搜要任務(wù)是進(jìn)行知識的獲取，激勵故障診斷的模型，將所有可能發(fā)生的故障寫入專家系統(tǒng)中。將上述所建立的故障樹和最小割集作為基礎(chǔ)，進(jìn)行專家系統(tǒng)的構(gòu)建，使計算機(jī)盡可能準(zhǔn)確的模擬維修專家的診斷過程。步驟如下：

（1）建立可能故障集。

根據(jù)上述所建立的故障樹，提取可能會發(fā)生的故障，建立一個集合X，集合中的元素為故障的額的中間節(jié)點。

（2）建立故障發(fā)生可能性的隸屬度值，如表2所示。

表1 故障樹事件對應(yīng)表

表2 故障發(fā)生可能性的隸屬度值

表3 規(guī)則表

（3）建立故障原因集。

有故障樹可知，故障發(fā)生的原因為底事件，因此故障的原因集為所有最小割集組成的集合。

2.3 由故障樹得出的規(guī)則

規(guī)則采用產(chǎn)生式規(guī)則進(jìn)行表示，其形式表示為：If（X）Then（Y），X表示產(chǎn)生式規(guī)則的條件，而Y表示當(dāng)X的所有條件均被滿足時所得到的結(jié)論。每一個最小割集對應(yīng)代表一條規(guī)則，存入到規(guī)則庫中。以車長操縱臺故障樹為例，有10個最小割集，因此產(chǎn)生10條規(guī)則，其所有各級對應(yīng)的規(guī)則如表3所示。

因此，系統(tǒng)的診斷流程為先進(jìn)行初始化，結(jié)合車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置故障樹的建立，確定故障樹個時間的優(yōu)先層度，然后依據(jù)專家系統(tǒng)提供的故障說明和檢測方法進(jìn)行判斷，確認(rèn)故障事實，系統(tǒng)從規(guī)則庫中提取規(guī)則進(jìn)行匹配，匹配成功，進(jìn)行子模式的診斷，直至葉節(jié)點，給出診斷結(jié)論以及維修意見。

3 結(jié)論

本文在對車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置進(jìn)行仔細(xì)研究的基礎(chǔ)上，完成了故障樹分析法的車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置故障診斷專家系統(tǒng)的實現(xiàn)。故障樹分析法運用到車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置故障診斷專家系統(tǒng)中，大大提高了車長周視指揮鏡及激光壓制觀瞄裝置故障診斷自動化與智能化的水平，提高了維修人員的維修效率。

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