车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置在故障诊断方面的应用研究

沈阳工业大学化工过程自动化学院 李英顺 赵玉鑫

沈阳工业大学信息科学与工程学院 陶加云

1 概述

车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置是坦克火控系统的重要组成部分，是一部光、机、电合一的复杂精密仪器。由于其组成部件的复杂性，维修人员无法一时准确的找到故障位置，快速维修。随着科技的不断进步，传统的维修方法已经不能满足现有系统故障维修的需求，先进的算法的发展，可以使得维修人员的工作效率显著提高，利用故障树分析法作用在车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置上，不但能够快速准确的定位故障位置，而且可以给出维修意见，减少了维修人员的负担，缩短了维修时间，大大提高了维修的工作效率。

2 故障树分析法在车长周视镜及激光压制观瞄装置中的应用

2.1 车长周视镜及激光压制观瞄装置故障树的建立

故障树是一种描述对象因果关系与结构的模型，它表现的是故障树中的子节点与父节点之间的因果关系，用来寻找顶事件的原因事件以及最小割集。故障树的建立主要是根据规则手册、专家经验以及对车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置的分析建立数据库，根据用户输入的单个或多个故障现象，进行逐层的诊断，找出导致故障的原因。以车长周视指挥镜分系统的车长操纵台作为研究对象。运用故障树分析法的基本原理。将故障的原因逐层细化，找出导致故障的基本原因。

选取“车长操纵台故障”作为顶事件，它的发生是由5个原因引起的：1）操纵台操作失控；2）操纵台指示灯不亮；3）稳像不能正常启动；4）按钮故障；5）激光部件故障。五者只要出现其一，都会导致车长操纵台故障，所以用“或”门的关系使之与顶事件相连。若车长操纵台操作失控，可能是电源信号±15V故障，也可能是电源+5V信号故障，还有可能是方位信号或俯仰信号故障，任何一个事件发生，都会是操纵台发生失控现象无法正常工作，故也用“或”门的关系连接。依次循环下去，如图1所示的故障树。

图1 车长操纵台故障树模型

故障树建立完成后，对故障树进行分析，确定结构函数，求最小割集。根据最小割集的求解方法，一个底事件就是一个最小割集，全部的底事件就是全部的最小割集。故障树对应的事件意义见表1。

2.2 知识的推理

构建的车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置的故障诊断专家系统的搜要任务是进行知识的获取，激励故障诊断的模型，将所有可能发生的故障写入专家系统中。将上述所建立的故障树和最小割集作为基础，进行专家系统的构建，使计算机尽可能准确的模拟维修专家的诊断过程。步骤如下：

（1）建立可能故障集。

根据上述所建立的故障树，提取可能会发生的故障，建立一个集合X，集合中的元素为故障的额的中间节点。

（2）建立故障发生可能性的隶属度值，如表2所示。

表1 故障树事件对应表

表2 故障发生可能性的隶属度值

表3 规则表

（3）建立故障原因集。

有故障树可知，故障发生的原因为底事件，因此故障的原因集为所有最小割集组成的集合。

2.3 由故障树得出的规则

规则采用产生式规则进行表示，其形式表示为：If（X）Then（Y），X表示产生式规则的条件，而Y表示当X的所有条件均被满足时所得到的结论。每一个最小割集对应代表一条规则，存入到规则库中。以车长操纵台故障树为例，有10个最小割集，因此产生10条规则，其所有各级对应的规则如表3所示。

因此，系统的诊断流程为先进行初始化，结合车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置故障树的建立，确定故障树个时间的优先层度，然后依据专家系统提供的故障说明和检测方法进行判断，确认故障事实，系统从规则库中提取规则进行匹配，匹配成功，进行子模式的诊断，直至叶节点，给出诊断结论以及维修意见。

3 结论

本文在对车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置进行仔细研究的基础上，完成了故障树分析法的车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置故障诊断专家系统的实现。故障树分析法运用到车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置故障诊断专家系统中，大大提高了车长周视指挥镜及激光压制观瞄装置故障诊断自动化与智能化的水平，提高了维修人员的维修效率。

[1]李英顺,姜双双,佟维妍,等.基于RETE及FTA的故障诊断专家系统在综合传动装置中的应用研究[J].制造业自动化,2013,38(8):146-150.

[2]宗群,李光宇,郭萌.基于故障树的电梯故障诊断专家系统设计[J].控制工程,2013,20(2):305-308.

[3]赵太平.应用故障树分析法诊断数控车床故障[J].设备管理与维修,2007(1):22-24.

[4]曲玉琨,钟良海.基于故障树分析法的某型火炮随动系统故障风险分析[J].四川兵工学报,2010,31(12):11-15.