淺析電子專用測試設(shè)備故障診斷中容錯(cuò)控制系統(tǒng)

孫圣保

摘 要：結(jié)合當(dāng)前的電子專用測試設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的情況，在分析了電子專用測試設(shè)備故障系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了有效的系統(tǒng)改進(jìn)措施，提出了故障容錯(cuò)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來驗(yàn)證改進(jìn)故障容錯(cuò)控制系統(tǒng)的有效性，希望對(duì)于今后提升電子專用測試設(shè)備故障診斷水平有所幫助。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；故障診斷；容錯(cuò)控制；診斷方法

當(dāng)前，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，在電子專用測試設(shè)備故障診斷系統(tǒng)方面獲得很大的發(fā)展，大都是通過項(xiàng)目的要求來設(shè)計(jì)測試設(shè)備故障控制單元，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的故障診斷目的。其中，如果僅僅對(duì)于單個(gè)測試元件系數(shù)進(jìn)行增加，則也不能有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠性的提升，還會(huì)使得相應(yīng)的成本得到增加。在這樣的情況下，針對(duì)某個(gè)故障位置的診斷來說，則應(yīng)該從整體上進(jìn)行綜合考慮，能夠?qū)崿F(xiàn)其他元件的經(jīng)濟(jì)合理化配置的要求，結(jié)合容錯(cuò)控制系統(tǒng)的發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的整個(gè)系統(tǒng)的故障診斷效果。一般情況下，在傳統(tǒng)的故障診斷過程中，往往表現(xiàn)出容錯(cuò)控制力較差、耗費(fèi)時(shí)間較長、故障診斷符合率較低等方面的情況，難以符合專用測試設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合電子專用測試設(shè)備故障診斷的情況，針對(duì)容錯(cuò)控制系統(tǒng)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)分析，結(jié)合故障診斷的方法，特別重視如何有效來進(jìn)行設(shè)備磨損容錯(cuò)性質(zhì)的分析，并結(jié)合實(shí)際來提出故障時(shí)的系統(tǒng)反饋情況，通過必要的冗余方法來進(jìn)行有效控制測試設(shè)備故障診斷容錯(cuò)問題[1，2]。并最后通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析，能夠證明改進(jìn)的故障診斷系統(tǒng)的有效性，確實(shí)能實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用壽命的增加，并能保障設(shè)備的安全性運(yùn)行要求。

1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

結(jié)合電子專用測試設(shè)備故障的情況，從所引起的后果出發(fā)，往往都是涉及到如下兩種方式進(jìn)行診斷處理[1，2]。第一種則是在故障之前，能夠結(jié)合具體情況來提出有效的補(bǔ)償措施或者減少故障的影響情況；第二種，在故障之后，結(jié)合冗余資源的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)電子專用測試故障設(shè)備的替代，以便實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常化要求。結(jié)合故障診斷過程中的容錯(cuò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，首先經(jīng)過控制執(zhí)行器，然后可以通過參考模型的方式，或者監(jiān)測對(duì)象的方式進(jìn)行。在借助于參考模型的方式中，則應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的故障檢測與診斷處理；在進(jìn)行監(jiān)測對(duì)象的方式中，通過測量裝置來進(jìn)行故障檢測與診斷處理，這其中都涉及到有效應(yīng)用故障容錯(cuò)處理方式，然后返回到控制執(zhí)行器進(jìn)行工作。

1.1 測試設(shè)備故障檢測與診斷

利用電子專用測試設(shè)備故障診斷，有效明確測試故障的存在，結(jié)合故障診斷來進(jìn)一步明確故障程度、故障類型以及發(fā)生的位置等信息，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際來提供有效的容錯(cuò)控制的信息。為了進(jìn)一步保障電子專用測試設(shè)備故障的容錯(cuò)能力，則應(yīng)該重視故障檢測診斷的實(shí)效性、準(zhǔn)確性問題，當(dāng)前大部分則是利用數(shù)學(xué)模式來有效診斷相應(yīng)的故障情況。具體來說，則是通過基于Riccati型方程容錯(cuò)控制的模型來實(shí)現(xiàn)冗余控制要求。在此過程中，大都是利用逐步迭代的方式來進(jìn)行計(jì)算，能夠在比較大的范圍內(nèi)進(jìn)行最佳值的搜索和思考，然后結(jié)合反饋矩陣所獲取的信息內(nèi)容，能夠符合系統(tǒng)反饋控制條件下的不同測試設(shè)備故障模式要求，這樣就能比較好地實(shí)現(xiàn)魯棒容錯(cuò)控制的要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電子專用測試設(shè)備故障診斷中容錯(cuò)控制要求。

1.2 測試設(shè)備故障控制與處理

針對(duì)診斷設(shè)備故障完成后，則應(yīng)該實(shí)現(xiàn)不同故障源以及具體特點(diǎn)的容錯(cuò)處理。一般情況下，可結(jié)合設(shè)備性質(zhì)來選擇應(yīng)用具有較高耐磨性的材料，其中，對(duì)于刀架軌道來說，則是屬于耐磨性較低的材料。在具體的檢測環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)刀架軌道磨損的問題，則會(huì)造成高度參數(shù)存在改變。在這樣的情況下，結(jié)合位移傳感器發(fā)出的指令，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于絲桿和絲母的位移量彌補(bǔ)處理，有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備磨損的容錯(cuò)控制基本結(jié)構(gòu)。

2 故障容錯(cuò)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

結(jié)合故障容錯(cuò)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要是利用綜合冗余措施，這就是結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)，綜合性的運(yùn)用不同冗余資源，能有效實(shí)現(xiàn)電子專用測試設(shè)備的故障自治能力的提升。

借助于冗余資源的優(yōu)勢，能優(yōu)化配置系統(tǒng)中的硬件及軟件。硬件冗余的方式中，則是將多樣的部件引入到測試設(shè)備關(guān)鍵位置中，這樣就能實(shí)現(xiàn)備用部件來消除故障位置；結(jié)合軟件冗余的特點(diǎn)，則是利用程序增設(shè)，或者添加程序能有效進(jìn)行控制容錯(cuò)方法的修改。結(jié)合具體的同一故障信息源的情況下，則能夠結(jié)合相應(yīng)的不同軟件來進(jìn)行分析和處理，并能經(jīng)過表決來對(duì)于相應(yīng)的執(zhí)行結(jié)果來予以決策處理，或者利用相應(yīng)的容錯(cuò)指令來進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)故障補(bǔ)償?shù)囊螅⒛軐?shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)重置，這樣就能有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障容錯(cuò)能力的提升[3，4]。

一般來說，硬件冗余量如果越大，就意味著具有越強(qiáng)的系統(tǒng)可靠性，但弊端往往是存在著增加的成本以及體積問題。結(jié)合設(shè)備修復(fù)來說，則應(yīng)該通過雙模或三模冗余方法，而軟件冗余則是借助于軟件實(shí)現(xiàn)。綜合冗余方式能有效保障測試設(shè)備容錯(cuò)能力的提升，同時(shí)也消耗了冗余。為了符合設(shè)備可靠性的要求下，應(yīng)保障資源消耗的有效控制，以更好地能夠科學(xué)化設(shè)計(jì)故障診斷容錯(cuò)控制低資源消耗系統(tǒng)[5]。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

結(jié)合上述的分析，這里針對(duì)電子專用測試設(shè)備故障診斷中容錯(cuò)控制的有效性問題進(jìn)行對(duì)比分析，通過相關(guān)比較傳統(tǒng)系統(tǒng)不考慮容錯(cuò)控故障和考慮容錯(cuò)控故障診斷的結(jié)果，可以看出，針對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)不考慮容錯(cuò)控制來說，對(duì)于故障1而導(dǎo)致存在傳感器故障，則會(huì)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制能力超過正常值的情況；故障2的情況下，可知道傳感器存在故障，這時(shí)的容錯(cuò)控制能力小于正常值。通過對(duì)比改進(jìn)的容錯(cuò)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)效果中，可以看出到，針對(duì)故障1的情況下，傳感器存在故障問題，其相應(yīng)的容錯(cuò)能力接近于正常值；同理，故障2的情況亦是如此。由此分析可以得到，改進(jìn)系統(tǒng)則具有明顯的較強(qiáng)的容錯(cuò)控制力、故障診斷效果好的特點(diǎn)。相比于兩者的設(shè)備使用壽命的對(duì)比。

從上圖可以看出，針對(duì)故障為1的情況下，在傳統(tǒng)系統(tǒng)檢測的過程中，設(shè)備壽命大約為兩年，通過針對(duì)容錯(cuò)控制系統(tǒng)的改進(jìn)，能提升設(shè)備使用壽命為五年多；對(duì)于故障2來說，傳統(tǒng)檢測設(shè)備壽命為三年，而改進(jìn)后能夠提升設(shè)備壽命大約為七年左右。所以，傳統(tǒng)的故障診斷存在著不精準(zhǔn)的問題，難以全面整體上來清楚故障問題，會(huì)造成降低設(shè)備使用壽命的問題，通過對(duì)于容錯(cuò)控制系統(tǒng)的改進(jìn)，能有效清楚上述問題的問題，進(jìn)而有效提升設(shè)備的使用壽命。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)的容錯(cuò)控制系統(tǒng)中所具有的故障診斷效果差、容錯(cuò)控制力弱的問題來說，改進(jìn)的容錯(cuò)控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性能，能符合實(shí)際項(xiàng)目的發(fā)展要求，有效地解決了傳統(tǒng)模式中故障診斷不精確的問題，難以有效完全清楚故障問題，造成設(shè)備使用壽命有所降低。而利用改進(jìn)方式的容錯(cuò)控制系統(tǒng)，通過診斷電子專用測試設(shè)備故障，能有效解決上述存在的問題，符合項(xiàng)目的實(shí)際需求，從而能全面有效地延長設(shè)備的使用壽命，符合實(shí)際的工程項(xiàng)目需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，針對(duì)測試設(shè)備故障診斷中所涉及到的設(shè)備故障診斷容錯(cuò)控制系統(tǒng)來說，應(yīng)從項(xiàng)目的實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，充分利用好容錯(cuò)技術(shù)的優(yōu)勢來控制故障設(shè)備，全方位有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行可靠性、安全性得到提升。改進(jìn)的系統(tǒng)不僅能具備自動(dòng)檢測的作用，還能具備較強(qiáng)的診斷以及分析處理的能力，特別是能符合石油、航天、航空等領(lǐng)域的應(yīng)用，并能給企業(yè)發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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