基于多信號流圖模型的測試性建模仿真技術在直升機研制中的應用研究

曾俊華

摘 要：介紹了基于多信號流圖模型的測試性建模仿真技術，分析了測試性仿真技術的應用要素，建立了該技術在直升機研制中應用的工程化操作流程及方法，通過某型號型號的運用，驗證了方法的可行和效果。

關鍵詞：信號流圖模型;測試性建模仿真技術;直升機研制

中圖分類號：N945 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0013-02

0 引言

近幾年，國內外學者加強了對測試性模型的研究力度，并且發表了很多研究文獻。從這些研究文獻的內容來看，大部分都側重于多信號流圖的應用，包括其在系統故障診斷中的應用、在測試性設計中的應用等等。除此之外，西方發達國家的一些機構的研發人員也開始著重開展相關測試性工作，即利用測試性模型來完成設計的優化、評價等。

通常來講，測試性模型主要作用在于提高系統的測試性水平。通過利用測試性模型，相關人員能夠有效了解系統故障和測試之間的邏輯關系，同時也能掌握其對測試資源的占用情況，進而促進他們測試性設計與分析工作的順利進行。

目前，基于多信號流圖模型的測試性建模仿真分析已廣泛應用在直升機機載產品的測試性設計中，但絕大多數是設備級，在直升機研制中未形成工程化應用流程，不能發揮測試性建模仿真技術在直升機研制的重要，本文分析了基于多信號流圖測試性建模仿真技術的，建立了該技術的工程化流程，為在直升機研制中應用該技術提高指導。

1 多信號流圖模型測試性建模仿真技術

1.1 多信號流圖模型的定義

多信號流圖模型定義了4類節點：

（1）模塊節點（module node）：表示一個具有特定功能集（依據信號劃分）的硬件，模塊允許分層建模。（2）測試點節點（test point node）：表示物理的或邏輯的測量位置，一個測試點中可以定義多個測試項目。（3）表決節點（and node）：表示冗余連接關系的節點，應用于容錯系統建模中。（4）開關節點（switch node）：表示內部連接的變動關系，用于系統不同工作狀態的建模.各模塊、信號以及測試之間的相關性關系可以用一個四維函數表示：G={c，5，，}.其中，C={C，c：，…，c}為系統有限模塊集;S=，s，…，s}為系統信號集（各模塊功能）;T={t，t，…，t}為系統中定義的所有測試項目集合;T={TT，…，}為系統中設計的測試點集合。

每個模塊Ci都包含一組信號集{s};

每個測試點都包含一組測試項目集T;

每個測試項目ti都對應一組信號}以及該組信號所隸屬的模塊{cEc}。

1.2 多信號流圖模型的建模思想

（1）面向多維故障空間。一般來說，多信號流圖模型主要定義兩種故障類型，一種是功能故障，另一種是一般故障。后者主要指的是那些影響模塊正常運行信息流的故障，而前者主要是指阻礙某個模塊實現預期目標的故障。從客觀的角度來講，功能故障具有多維屬性，而這就使得多信號流圖模型所面向的故障空間也是多維的。（2）基于信號的系統表征方式。多信號流圖模型的表征方式是以信號為基礎的。我們可以將其視為定量的參數值，也可以將其理解為是對定性的特征描述。由于多信號流程圖模型的系統表征方式是基于信號的，所以工作人員在進行建模的時候通常是從信號的多維屬性入手，而并非首先考慮具體的故障模式。這樣一來，工作人員的建模難度就會大大降低。（3）信號與測試之間的相關性。從客觀的角度來說，故障和測試之間的相關性主要是靠定義信號的定義來實現的。因此，基于多信號流圖模型建立的測試性模型不僅使模型更接近系統的物理結構，而且模型集成、驗證也相對簡單。

2 直升機研制中應用流程

通過上述分析，測試性建模仿真輸入是FMECA、測試性設計方案等，測試性建模的主要工作包括：FMEA及測試性設計方案審查、首輪測試性建模、測試性仿真評價、首輪測試性建模與仿真評價審查、測試性設計改進與建模回歸、第二輪測試性仿真評價、第二輪測試性建模與仿真評價審查等，流程如圖1。

2.1 測試性問題報告與跟蹤制度

在直升機研制中，為掌握測試性設計與建模仿真工作進展情況，建立測試性問題報告與跟蹤系統，用于收集和跟蹤成品研制過程中測試性存在的問題，促進設計改進和糾正。

進入測試性問題報告與跟蹤系統的至少但不限于以下內容：

（1）FMEA及測試性設計方案評審意見;（2）測試性仿真試驗發現問題;（3）專項審查提出的問題等。

2.2 FMEA及測試性設計方案審查

開展FMEA及測試性設計方案審查工作。審查會提出的問題進入測試性問題報告與跟蹤系統，測試性建模之前需完成問題歸零。審查時研制單位需要提交以下材料：（1）FMEA報告;（2）測試性設計方案。

2.3 首輪測試性建模

基于設計原理圖、FMEA報告和測試性設計方案，梳理產品的層次結構信息、故障信息、測試信息和信號信息，形成測試性建模數據準備報告，開展首輪測試性建模工作，形成測試性模型。

對于LRU級成品，測試性建模的輸入輸出包括以下內容。

建模輸入：（1）成品技術協議書/測試性設計要。（2）LRUFMEA分析報告。（3）LRU測試性設計方案。（4）組成單元測試性模型（如有）。

建模輸出，LRU測試性模型，對于系統/分系統級成品，測試性建模的輸入輸出包括以下內容：（1）建模輸入：成品技術協議書/測試性設計要求;組成LRU測試性模型;系統FMEA分析報告;系統測試性設計方案。（2）建模輸出：系統/分系統測試性模型;系統/分系統測試性模型應隨C階段的技術狀態更改而進行迭代;為保證測試性建模與仿真分析工作按照要求順利完成，根據產品特點和研制單位實際情況，通過專項技術培訓、專項技術支持以及協助建模等方式開展技術支持工作。

2.4 首輪測試性仿真評價

測試性建模工作完成后，承研單位將建模輸入材料和建模輸出結果交試驗評價單位試驗評價單位，由試驗評價單位進行測試性建模工作審查和測試性仿真評價。

仿真評價內容包括：（1）測試性模型與設計的符合性;（2）定性分析：基于模型開展定性分析評價工作，發現測試性設計缺陷與問題;（3）定量分析：基于模型評估成品測試性指標水平。

總結測試性仿真評價工作，編寫形成測試性仿真評價報告。

2.5 首輪建模與仿真評價審查

在完成首輪測試性建模與仿真分析工作后，組織開展測試性建模仿真試驗首輪審查工作。審查時，研制單位匯報產品測試性設計與建模仿真分析，應提交以下材料：（1）FMEA報告;（2）測試性設計方案;（3）測試性模型。

試驗評價單位匯報測試性仿真評價工作，并提交測試性仿真評價報告。審查會提出的問題，進入測試性問題報告與跟蹤系統。

2.6 測試性設計改進與建模回歸

根據首輪測試性建模與仿真評價結果及審查意見，研制單位對測試性設計存在的問題進行設計改進。設計改進完成后，迭代測試性建模輸入材料，開展測試性建模回歸工作。測試性建模回歸工作的輸入材料同3.3節;輸出結果除3.3節規定輸出內容外，還應包括首輪建模仿真評價意見及歸零情況說明。

2.7 第二輪測試性仿真評價

測試性設計改進與建模回歸工作完成后，承研單位將建模輸入材料和建模輸出結果交試驗評價單位，由試驗評價單位進行測試性建模回歸工作審查和測試性仿真評價。

仿真評價內容包括：

（1）測試性問題報告與跟蹤系統中前期記錄問題的歸零情況;（2）所建立模型與設計的符合性;（3）定性分析：基于模型開展定性分析評價工作，發現測試性設計缺陷與問題;（4）定量分析：基于模型評估成品測試性指標水平。

總結測試性仿真評價工作，編寫形成測試性仿真評價報告。

2.8 第二輪建模與仿真評價審查

針對首輪測試性建模仿真試驗存在遺留問題的研制單位，開展第二輪測試建模仿真試驗審查。第二輪建模與仿真評價審查時，研制單位匯報產品測試性設計改進與建模回歸情況，并提交以下材料：

（1）FMEA報告;（2）測試性設計方案;（3）測試性模型;（4）C階段首輪建模仿真評價意見及歸零情況說明;（5）試驗評價單位匯報測試性仿真評價工作，并提交以下材料：（6）測試性仿真評價報告。審查會提出的問題，進入測試性問題報告與跟蹤系統。

2.9 應用效果

在某型直升機研制中，引入基于多信號流圖模型的測試性建模仿真技術，按照上述流程該技術在型號，通過開展建模并多輪分析，并對發現的問題進行歸零跟蹤，直升機各機載產品測試性故障檢測率較以往型號有顯著提高。利用測試性模型，形成診斷策略，為外場使用排故提供參考，提高了外場使用過程中排故效率。

3 結語

在直升機研制中，對建模過程中的輸入文件和模型的技術審查及問題歸零跟蹤，是建模仿真技術在直升機研制中應用的重要環節，是測試性建模仿真技術取得成效，直升機測試性水平得到提高的關鍵。該工程化應用流程已在型號中應用，經驗證效果顯著，可為直升機研制中測試性建模仿真技術應用提供參考。

參考文獻

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