浅析电子专用测试设备故障诊断中容错控制系统

孙圣保

摘 要：结合当前的电子专用测试设备故障诊断系统的情况，在分析了电子专用测试设备故障系统的基本结构的基础上，提出了有效的系统改进措施，提出了故障容错控制系统的实现方案，并结合实验内容来验证改进故障容错控制系统的有效性，希望对于今后提升电子专用测试设备故障诊断水平有所帮助。

关键词：电子设备；故障诊断；容错控制；诊断方法

当前，随着信息技术的快速发展，在电子专用测试设备故障诊断系统方面获得很大的发展，大都是通过项目的要求来设计测试设备故障控制单元，实现预期的故障诊断目的。其中，如果仅仅对于单个测试元件系数进行增加，则也不能有效实现系统可靠性的提升，还会使得相应的成本得到增加。在这样的情况下，针对某个故障位置的诊断来说，则应该从整体上进行综合考虑，能够实现其他元件的经济合理化配置的要求，结合容错控制系统的发展要求，实现预期的整个系统的故障诊断效果。一般情况下，在传统的故障诊断过程中，往往表现出容错控制力较差、耗费时间较长、故障诊断符合率较低等方面的情况，难以符合专用测试设备的标准要求。结合电子专用测试设备故障诊断的情况，针对容错控制系统进行具体的设计分析，结合故障诊断的方法，特别重视如何有效来进行设备磨损容错性质的分析，并结合实际来提出故障时的系统反馈情况，通过必要的冗余方法来进行有效控制测试设备故障诊断容错问题[1，2]。并最后通过相关的实验分析，能够证明改进的故障诊断系统的有效性，确实能实现设备使用寿命的增加，并能保障设备的安全性运行要求。

1 系统基本结构

结合电子专用测试设备故障的情况，从所引起的后果出发，往往都是涉及到如下两种方式进行诊断处理[1，2]。第一种则是在故障之前，能够结合具体情况来提出有效的补偿措施或者减少故障的影响情况；第二种，在故障之后，结合冗余资源的特点，能实现电子专用测试故障设备的替代，以便实现设备的正常化要求。结合故障诊断过程中的容错控制系统的结构来看，首先经过控制执行器，然后可以通过参考模型的方式，或者监测对象的方式进行。在借助于参考模型的方式中，则应该进行相应的故障检测与诊断处理；在进行监测对象的方式中，通过测量装置来进行故障检测与诊断处理，这其中都涉及到有效应用故障容错处理方式，然后返回到控制执行器进行工作。

1.1 测试设备故障检测与诊断

利用电子专用测试设备故障诊断，有效明确测试故障的存在，结合故障诊断来进一步明确故障程度、故障类型以及发生的位置等信息，并结合项目实际来提供有效的容错控制的信息。为了进一步保障电子专用测试设备故障的容错能力，则应该重视故障检测诊断的实效性、准确性问题，当前大部分则是利用数学模式来有效诊断相应的故障情况。具体来说，则是通过基于Riccati型方程容错控制的模型来实现冗余控制要求。在此过程中，大都是利用逐步迭代的方式来进行计算，能够在比较大的范围内进行最佳值的搜索和思考，然后结合反馈矩阵所获取的信息内容，能够符合系统反馈控制条件下的不同测试设备故障模式要求，这样就能比较好地实现鲁棒容错控制的要求，实现预期的电子专用测试设备故障诊断中容错控制要求。

1.2 测试设备故障控制与处理

针对诊断设备故障完成后，则应该实现不同故障源以及具体特点的容错处理。一般情况下，可结合设备性质来选择应用具有较高耐磨性的材料，其中，对于刀架轨道来说，则是属于耐磨性较低的材料。在具体的检测环节，如果出现刀架轨道磨损的问题，则会造成高度参数存在改变。在这样的情况下，结合位移传感器发出的指令，能有效实现对于丝杆和丝母的位移量弥补处理，有效实现设备磨损的容错控制基本结构。

2 故障容错控制系统的实现

结合故障容错控制系统的特点，主要是利用综合冗余措施，这就是结合项目的特点，综合性的运用不同冗余资源，能有效实现电子专用测试设备的故障自治能力的提升。

借助于冗余资源的优势，能优化配置系統中的硬件及软件。硬件冗余的方式中，则是将多样的部件引入到测试设备关键位置中，这样就能实现备用部件来消除故障位置；结合软件冗余的特点，则是利用程序增设，或者添加程序能有效进行控制容错方法的修改。结合具体的同一故障信息源的情况下，则能够结合相应的不同软件来进行分析和处理，并能经过表决来对于相应的执行结果来予以决策处理，或者利用相应的容错指令来进行修改，实现故障补偿的要求，并能实现结构重置，这样就能有效实现设备故障容错能力的提升[3，4]。

一般来说，硬件冗余量如果越大，就意味着具有越强的系统可靠性，但弊端往往是存在着增加的成本以及体积问题。结合设备修复来说，则应该通过双模或三模冗余方法，而软件冗余则是借助于软件实现。综合冗余方式能有效保障测试设备容错能力的提升，同时也消耗了冗余。为了符合设备可靠性的要求下，应保障资源消耗的有效控制，以更好地能够科学化设计故障诊断容错控制低资源消耗系统[5]。

3 实验

3.1 实验内容

结合上述的分析，这里针对电子专用测试设备故障诊断中容错控制的有效性问题进行对比分析，通过相关比较传统系统不考虑容错控故障和考虑容错控故障诊断的结果，可以看出，针对传统系统不考虑容错控制来说，对于故障1而导致存在传感器故障，则会实现容错控制能力超过正常值的情况；故障2的情况下，可知道传感器存在故障，这时的容错控制能力小于正常值。通过对比改进的容错控制系统的实验效果中，可以看出到，针对故障1的情况下，传感器存在故障问题，其相应的容错能力接近于正常值；同理，故障2的情况亦是如此。由此分析可以得到，改进系统则具有明显的较强的容错控制力、故障诊断效果好的特点。相比于两者的设备使用寿命的对比。

从上图可以看出，针对故障为1的情况下，在传统系统检测的过程中，设备寿命大约为两年，通过针对容错控制系统的改进，能提升设备使用寿命为五年多；对于故障2来说，传统检测设备寿命为三年，而改进后能够提升设备寿命大约为七年左右。所以，传统的故障诊断存在着不精准的问题，难以全面整体上来清楚故障问题，会造成降低设备使用寿命的问题，通过对于容错控制系统的改进，能有效清楚上述问题的问题，进而有效提升设备的使用寿命。

3.2 实验结论

针对传统的容错控制系统中所具有的故障诊断效果差、容错控制力弱的问题来说，改进的容错控制系统具有较强的系统性能，能符合实际项目的发展要求，有效地解决了传统模式中故障诊断不精确的问题，难以有效完全清楚故障问题，造成设备使用寿命有所降低。而利用改进方式的容错控制系统，通过诊断电子专用测试设备故障，能有效解决上述存在的问题，符合项目的实际需求，从而能全面有效地延长设备的使用寿命，符合实际的工程项目需求。

4 结束语

综上所述，针对测试设备故障诊断中所涉及到的设备故障诊断容错控制系统来说，应从项目的实际情况出发，进行优化改进设计，充分利用好容错技术的优势来控制故障设备，全方位有效实现设备运行可靠性、安全性得到提升。改进的系统不仅能具备自动检测的作用，还能具备较强的诊断以及分析处理的能力，特别是能符合石油、航天、航空等领域的应用，并能给企业发展带来巨大的经济效益。

参考文献：

[1] 王秀霞， 冉黎林，郭磊.基于故障诊断技术的电路板测试设备设计[C]. 第九届全国信号和智能信息处理与应用学术会议，2015.

[2] 方文. 基于大众1.8T独立电子点火系统的诊断测试与分析[J]. 小型内燃机与摩托车， 2013年2期.

[3] 任秀丽，张翠华. 实时嵌入式系统总线的容错技术[J]. 仪器仪表学报， 2005年8期.

[4] 王国静， 程俊强. 容错电子系统体系结构述评[J]. 微处理机， 2007年6期.

[5] 纪合忠， 张燕红. 三相电机故障诊断及容错控制研究[J]. 山东工业技术， 2019年10期.