某型慣性測(cè)量組合故障傳播機(jī)理與建模分析

李 強(qiáng)， 呂克洪， 劉冠軍， 邱 靜

(1.國防科技大學(xué) 智能科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410073；2.國防科技大學(xué) 裝備綜合保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410073)

航空機(jī)電控制系統(tǒng)中的各單元之間在結(jié)構(gòu)、功能上存在著相互滲透的復(fù)雜關(guān)系，由于這種復(fù)雜關(guān)系，一旦某個(gè)功能單元發(fā)生故障，這種故障信息必將傳播給下一個(gè)單元，故障沿著系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫向擴(kuò)散、縱向演化，最終引起整個(gè)系統(tǒng)功能的失效[1]。機(jī)電控制系統(tǒng)中的故障通常具有復(fù)雜多樣性、傳播性和不確定性等特點(diǎn)[2]，故障的這些特性增加了故障傳播過程分析的復(fù)雜性，給航空器的安全維護(hù)帶來挑戰(zhàn)。

慣性測(cè)量組合是航空機(jī)電控制系統(tǒng)中的重要組成部分，主要通過計(jì)算航空器的位置、速度和方向來實(shí)現(xiàn)航空器的姿態(tài)測(cè)量和導(dǎo)航[3-4]。慣性測(cè)量組合中包含大量電路以及用于測(cè)量的傳感器，這些傳感器和電路受制造精度、振動(dòng)和溫度等航空環(huán)境的影響，極易發(fā)生故障[5]。又由于慣性測(cè)量組合自身高度耦合、相互關(guān)聯(lián)的功能結(jié)構(gòu)關(guān)系，使得這些原始小故障易發(fā)生傳播，進(jìn)而演化成大故障，最終造成慣性測(cè)量組合的功能失效，給航空器帶來巨大安全隱患。因此，以某型慣性測(cè)量組合為對(duì)象進(jìn)行故障傳播模型構(gòu)建有助于理清慣性測(cè)量組合故障的傳播機(jī)理和影響。

本文根據(jù)某型慣性測(cè)量組合的功能結(jié)構(gòu)，針對(duì)故障傳播過程不清晰的問題，分析了該慣性測(cè)量組合故障傳播路徑的復(fù)雜多樣性和故障傳播的不確定性。多信號(hào)流圖能夠描述故障傳播的路徑，故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)能夠解決故障傳播的不確定性問題。利用自行開發(fā)的“機(jī)電系統(tǒng)故障傳播建模仿真分析軟件”以該型慣性測(cè)量組合為對(duì)象，建立基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)的多信號(hào)流模型，并進(jìn)行可視化的故障傳播過程仿真分析，最后用故障注入-故障傳播試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明，所建立的模型能夠?yàn)閼T性測(cè)量組合故障傳播機(jī)理分析奠定理論基礎(chǔ)，減少航空重大事故的發(fā)生，對(duì)設(shè)備使用人員更好地管裝用裝具有重要意義。

1 某型慣性測(cè)量組合故障傳播過程分析

針對(duì)某型慣性測(cè)量組合故障傳播過程存在的兩點(diǎn)突出問題(故障傳播路徑的復(fù)雜多樣性和故障傳播的不確定性)，分別從故障傳播路徑分析和故障傳播不確定性分析這兩個(gè)方面對(duì)航空機(jī)電控制系統(tǒng)中的故障傳播過程進(jìn)行機(jī)理分析。

1.1 某型慣性測(cè)量組合功能結(jié)構(gòu)介紹

某型慣性測(cè)量組合是航空機(jī)電控制系統(tǒng)中的重要組成部分，用于航空器的姿態(tài)測(cè)量與導(dǎo)航定位。它主要由電源、濾波放大電路、陀螺、加速度計(jì)等9個(gè)部分組成。其中陀螺儀和加速度計(jì)用于測(cè)量空間坐標(biāo)軸上的角速度增量和線速度增量，最后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路將信息傳遞給中心信息處理器，從而實(shí)現(xiàn)航空器的姿態(tài)測(cè)量和導(dǎo)航。具體的結(jié)構(gòu)功能框圖如圖1所示。

圖1 某型慣性測(cè)量組合結(jié)構(gòu)圖

1.2 某型慣性測(cè)量組合故障分析

為了對(duì)某型慣性測(cè)量組合的故障傳播過程進(jìn)行分析，首先需要明確該慣性測(cè)量組合的故障發(fā)生位置、故障模式、故障發(fā)生概率等信息。在對(duì)該慣性測(cè)量組合進(jìn)行FMECA分析的基礎(chǔ)上，得到與該慣性測(cè)量組合相關(guān)的故障信息，分析得到的故障信息數(shù)據(jù)如表1所示[6]。

表1 某慣性測(cè)量組合故障信息

1.3 某型慣性測(cè)量組合故障傳播路徑分析

通過對(duì)慣性測(cè)量組合的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可知，慣性測(cè)量組合中含有大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的功能電路和高精度的傳感器，因此，慣性測(cè)量組合中各單元之間的故障傳播路徑具有復(fù)雜多樣性，往往不是簡單的一對(duì)一關(guān)系，而是一對(duì)多、多對(duì)一等復(fù)雜關(guān)系。一般故障傳播路徑研究中將故障傳播路徑分為3種基本形式：匯聚形式、發(fā)散形式、冗余形式[7]。為便于清晰地研究慣性測(cè)量組合中故障的傳播路徑，也可引入該方法，例如該慣性測(cè)量組合中就存在圖2所示的兩種故障傳播路徑基本形式，然后再結(jié)合串、并聯(lián)就可以從傳播形式上清晰、全面地描述慣性測(cè)量組合中故障的傳播路徑。

圖2 慣性測(cè)量組合故障傳播路徑基本形式

故障在慣性測(cè)量組合中傳播的本質(zhì)是異常信號(hào)沿著系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播的[8]，因此，可以從故障的這個(gè)本質(zhì)特征入手，將慣性測(cè)量組合中的信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，從本質(zhì)上深入研究慣性測(cè)量組合中故障的傳播路徑。數(shù)字電路故障的傳播主要按照電路的拓?fù)渎窂竭M(jìn)行傳播，通過研究分析對(duì)數(shù)字電路故障傳播的基本規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，如表2所示。例如，該慣性測(cè)量組合中一次電源和二次電源通過線路連接，當(dāng)一次電源發(fā)生濾波無輸出故障時(shí)(即發(fā)生固低故障)，固低故障沿著線路直接傳播，導(dǎo)致整個(gè)二次電源發(fā)生無輸出故障(即發(fā)生固低故障)。

表2 數(shù)字電路故障傳播基本規(guī)律

模擬電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了信號(hào)的流向，因此，模擬電路的故障傳播路徑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)[9]。模擬電子線路的故障傳播，如圖3所示，該慣性測(cè)量組合中，當(dāng)一次電源斷路時(shí)，將造成X軸陀螺儀、X軸加速度計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換電路無輸出，但是當(dāng)X軸陀螺儀無輸出時(shí)，并不會(huì)影響A/D轉(zhuǎn)換電路。模擬電路中的電子元器件的故障傳播規(guī)律也與電子元器件的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)，例如：該型慣性測(cè)量組合A/D轉(zhuǎn)換電路中的電阻器不會(huì)發(fā)生頻帶故障，但是能夠傳播這種故障，并且能向任意非低阻抗節(jié)點(diǎn)端傳播一般故障；當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換電路中的電容器發(fā)生故障時(shí)，它可以向任意非低阻抗節(jié)點(diǎn)端傳播交流故障；當(dāng)該型慣性測(cè)量組合中的X軸陀螺儀再平衡放大組合僅發(fā)生一個(gè)故障時(shí)，該故障不能向低阻抗節(jié)點(diǎn)端進(jìn)行傳播。

圖3 慣性測(cè)量組合一次電源斷路時(shí)故障傳播有向圖

對(duì)故障傳播路徑進(jìn)行分析可知，借鑒信息論的相關(guān)思想，用多信號(hào)流的方式可以對(duì)故障的傳播路徑進(jìn)行很好的描述。

1.4 某型慣性測(cè)量組合故障傳播不確定性分析

在實(shí)際工程環(huán)境中由于溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境因素的不確定性，通常會(huì)使系統(tǒng)中關(guān)鍵元器件的參數(shù)、單元間的連接系數(shù)等發(fā)生變化[10]，這些因素都會(huì)造成故障傳播路徑的不確定性。故障傳播路徑的不確定性可以根據(jù)故障的傳播形式分為兩類：① 具有連接關(guān)系的兩個(gè)單元之間并不一定會(huì)發(fā)生故障傳播關(guān)系，如圖4所示，雖然X軸陀螺儀與YZ軸陀螺儀之間存在功能關(guān)系連接，但是當(dāng)X軸陀螺儀發(fā)生X軸零位漂移故障時(shí)，故障不一定會(huì)傳播給YZ軸陀螺儀(X軸零位漂移故障與時(shí)間長短有關(guān))；② 當(dāng)某個(gè)單元發(fā)生故障時(shí)，由于故障影響度甚小，導(dǎo)致故障不一定能夠發(fā)生傳播行為，但是當(dāng)多個(gè)單元發(fā)生故障時(shí)，由于故障的累積效應(yīng)，導(dǎo)致故障能夠往下節(jié)點(diǎn)傳播。如圖5所示，由于振動(dòng)等環(huán)境因素使Y軸加速度計(jì)發(fā)生零位漂移故障，尚未引起Z軸加速度計(jì)發(fā)生零位漂移故障，但是當(dāng)YZ軸也發(fā)生零位漂移故障時(shí)，使得Z軸加速度計(jì)也發(fā)生了零位漂移故障。

圖4 故障傳播不確定性形式1

圖5 故障傳播不確定性形式2

傳統(tǒng)的故障傳播關(guān)系通常僅分為兩種：當(dāng)兩單元間不能發(fā)生故障傳播關(guān)系時(shí)用0表示；當(dāng)能發(fā)生故障傳播關(guān)系時(shí)用1表示。這種描述方式忽略了故障傳播過程的不確定性。為了充分考慮故障傳播過程中的不確定性問題，可以引入故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)進(jìn)行定量分析。故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)能夠表征故障的傳播能力，故障節(jié)點(diǎn)間的擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)越大，故障越易通過該節(jié)點(diǎn)間的路徑進(jìn)行傳播[11]。

2 某型慣性測(cè)量組合故障傳播建模與分析

針對(duì)某型慣性測(cè)量組合故障傳播過程中存在的兩點(diǎn)突出問題，在故障傳播過程機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，采用多信號(hào)流圖的思想解決故障傳播路徑的復(fù)雜多樣性問題，采用故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)解決故障傳播的不確定性問題。下面將以某型慣性測(cè)量組合為對(duì)象，利用自行開發(fā)的“機(jī)電系統(tǒng)故障傳播建模仿真分析軟件”構(gòu)建基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)的多信號(hào)流模型。

2.1 多信號(hào)流圖模型

多信號(hào)流圖模型在系統(tǒng)分層的基礎(chǔ)上，考慮節(jié)點(diǎn)間信號(hào)的傳遞關(guān)系，能夠較好地描述故障在系統(tǒng)中的傳播關(guān)系，多信號(hào)流圖的描述元素包括：模塊集、故障模式集、故障集、有向邊集[12]。

2.2 故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)

當(dāng)慣性測(cè)量組合中某個(gè)單元發(fā)生故障fi時(shí)，故障能否傳播到下一單元引起故障fj與3個(gè)因素有關(guān)：故障fi發(fā)生的概率水平、故障fi的強(qiáng)度、故障fi與故障fj之間的關(guān)聯(lián)度。因此，在對(duì)某型慣性測(cè)量組合故障傳播過程進(jìn)行分析時(shí)，引入故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)I來綜合考慮這3個(gè)因素，進(jìn)而刻畫故障傳播路徑的復(fù)雜多樣性和故障傳播的不確定性。兩節(jié)點(diǎn)間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度表征節(jié)點(diǎn)間故障的傳播能力，當(dāng)故障擴(kuò)散強(qiáng)度越大時(shí)，故障越易在兩節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行傳播[13]。

節(jié)點(diǎn)間故障擴(kuò)散強(qiáng)度的求取方法具體如下。

(1) 相鄰兩節(jié)點(diǎn)間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度采用單步故障擴(kuò)散算法求取[14]。

Ii,j=piwidi,j

(1)

式中，Ii,j為相鄰兩節(jié)點(diǎn)(對(duì)應(yīng)的故障為fi與fj)之間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)值；pi為故障fi發(fā)生的概率水平，該值的大小與故障的故障率密切相關(guān)；wi為故障fi的強(qiáng)度，故障強(qiáng)度表示故障發(fā)生的強(qiáng)弱，具體的故障強(qiáng)度需要根據(jù)故障的信號(hào)或征兆來確定；di,j為故障fi與故障fj之間的關(guān)聯(lián)度，其值與兩故障所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)之間的物理連接或邏輯耦聯(lián)有關(guān)(受環(huán)境等外界因素影響，例如振動(dòng)環(huán)境使兩節(jié)點(diǎn)之間的物理連接度發(fā)生變化)。

(2) 任意兩節(jié)點(diǎn)間故障擴(kuò)散強(qiáng)度I通過累積求和的方法求取。

在求得相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)值Ii,j后就可以根據(jù)任意節(jié)點(diǎn)間的串、并聯(lián)關(guān)系求取任意兩節(jié)點(diǎn)之間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度值(故障傳播節(jié)點(diǎn)間串、并聯(lián)關(guān)系如圖6所示)。

圖6 故障傳播的串、并聯(lián)路徑圖

① 如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在串聯(lián)路徑關(guān)系，兩節(jié)點(diǎn)間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)值為所有相鄰節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散強(qiáng)度的乘積，即可表示為

(2)

式中,j=i+1，為故障節(jié)點(diǎn)Vi與Vj為兩相鄰節(jié)點(diǎn)；n為第k條串聯(lián)路徑上的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；Ik為兩節(jié)點(diǎn)間第k條串聯(lián)路徑上的故障擴(kuò)散強(qiáng)度和。

② 如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間既存在串聯(lián)路徑又存在并聯(lián)路徑關(guān)系，兩節(jié)點(diǎn)間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)值在求得其串聯(lián)路徑部分故障擴(kuò)散強(qiáng)度的基礎(chǔ)上再將并聯(lián)部分進(jìn)行相加，即可表示為

(3)

式中,m為并聯(lián)路徑的條數(shù)；I為串、并聯(lián)路徑共存的任意兩節(jié)點(diǎn)間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度值。

基于上述串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)的傳播路徑分析和擴(kuò)散強(qiáng)度計(jì)算，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行歸一化處理，得到統(tǒng)一尺度下故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)。

2.3 基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)的多信號(hào)流模型描述

基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)的多信號(hào)流圖組成元素的具體描述如下。

① 系統(tǒng)的功能模塊集合M={m1,m2,…,mn}，系統(tǒng)的功能模塊根據(jù)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分(例如圖1對(duì)某慣性測(cè)量組合模塊的劃分)。

② 故障節(jié)點(diǎn)集N={n1,n2,…,nm}，其中nm表示所有的故障節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

③ 故障模式集F={f1,f2,...,fm}，假設(shè)每個(gè)故障節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一種故障模式。為故障fi定義3個(gè)屬性：pi(fi)為故障fi發(fā)生的概率水平；wi(fi)為故障fi的強(qiáng)度；PF(fi)為故障fi可能傳播的故障模式集，通過分析系統(tǒng)中與故障fi所在單元節(jié)點(diǎn)存在功能結(jié)構(gòu)關(guān)系的單元得到。

④ 有向邊集E={ei,j},(1≤i,j≤n)，有向邊表示故障節(jié)點(diǎn)間的連接與傳播關(guān)系，即由故障fi傳向fj。為有向邊定義2個(gè)屬性：di,j為故障fi與fj之間的關(guān)聯(lián)度，與節(jié)點(diǎn)間的信號(hào)關(guān)聯(lián)度有關(guān)，同時(shí)還受外界環(huán)境影響；Ii,j為故障fi與fj之間的故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)，其值為Ii,j=piwidi,j。

通過判決條件:I>L(閾值，由故障專家給出)是否成立就可以得出故障在兩節(jié)點(diǎn)間是否發(fā)生傳播關(guān)系，當(dāng)條件成立時(shí)，說明存在傳播關(guān)系，否則不存在。

2.4 建模與分析

自行開發(fā)的“機(jī)電系統(tǒng)故障傳播建模仿真分析軟件”充分考慮了機(jī)電控制系統(tǒng)的層級(jí)結(jié)構(gòu)，具備分層建模的能力，同時(shí)考慮邏輯與、開關(guān)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)情況，可以進(jìn)行可視化的故障傳播過程仿真分析，同時(shí)，該軟件還具備機(jī)電控制系統(tǒng)的測(cè)試性分析能力、診斷策略構(gòu)建能力。

利用自行開發(fā)的仿真分析軟件以某型慣性測(cè)量組合為對(duì)象，構(gòu)建了9個(gè)模塊共計(jì)29個(gè)故障模式的三層(分別為導(dǎo)航系統(tǒng)層、姿態(tài)測(cè)量分系統(tǒng)層、慣性測(cè)量組合單元1)基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)的多信號(hào)流模型。由于整個(gè)慣性測(cè)量組合故障模式多，建模分析過程復(fù)雜且內(nèi)容過多，故以該慣性測(cè)量組合中二次電源、X軸陀螺儀、YZ軸陀螺儀、再放大器組合和A/D轉(zhuǎn)換電路為例，研究故障在它們之間的傳播關(guān)系，利用建模仿真軟件建立的基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)多信號(hào)流模型如圖7所示，通過建模仿真軟件分析得到的故障傳播關(guān)系如表3所示(繼發(fā)故障是由相應(yīng)的原始故障引起的，表3中故障編碼對(duì)應(yīng)的故障模式與表1一致)。

圖7 某型慣性測(cè)量組合的基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)多信號(hào)流模型

表3 建模分析所得慣性測(cè)量組合中部分故障傳播關(guān)系

由于二次電源故障模式較多，故以二次電源中的三相方波電源無輸出故障為例進(jìn)行詳細(xì)分析說明：二次電源中的三相電源發(fā)生無輸出故障，故障傳播給X軸、YZ軸陀螺儀，使X軸、YZ軸陀螺儀分別發(fā)生X軸無輸出、YZ軸無輸出故障，然后再傳播給陀螺再平衡放大器組合，使陀螺再平衡放大器組合發(fā)生信號(hào)放大器無輸出故障，最后傳播給A/D轉(zhuǎn)換電路，使裝備的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)參數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤，即當(dāng)二次電源發(fā)生三相方波電源無輸出故障時(shí)，故障的傳播路徑如圖8所示。

圖8 三相方波電源無輸出故障傳播路徑圖

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

在對(duì)該型慣性測(cè)量組合的故障傳播進(jìn)行建模仿真分析后將進(jìn)行“故障注入-故障傳播”試驗(yàn)，以驗(yàn)證建模仿真分析的故障傳播結(jié)果的正確性，具體的試驗(yàn)對(duì)象如圖9所示。

圖9 某慣性測(cè)量組合內(nèi)部的電路板

3.1 試驗(yàn)過程

考慮到故障注入的可行性和破壞性，實(shí)物試驗(yàn)共選取了表1中便于故障注入的7個(gè)無輸出類的故障模式(分別為f1，f10，f12，f13，f16，f17，f18)和X軸陀螺儀X軸零位漂移故障(f11)共計(jì)8個(gè)故障模式，每個(gè)故障模式注入6次，得48個(gè)試驗(yàn)樣本。其中無輸出類故障的注入方法為斷開輸出端，X軸陀螺儀X軸零位漂移故障注入方法為軟件故障注入模擬(解算程序中疊加一個(gè)0.01°零漂值)。

以該慣性測(cè)量組合中Y軸陀螺儀和二次電源兩個(gè)位置的故障為例，對(duì)應(yīng)的故障模式分別是Y軸無輸出(故障模式編碼為f12)和三相方波電源無輸出(故障模式編碼為f1)。試驗(yàn)過程中采用的故障注入方式分別為手動(dòng)切斷Y軸陀螺儀的信號(hào)輸入和手動(dòng)切斷三相方波電源，該注入方式具有很好的可控性，能夠準(zhǔn)確控制故障注入到需要的地方。在準(zhǔn)確進(jìn)行故障注入后再通過萬用表等儀器檢測(cè)電路中各模塊的信號(hào)(如圖10所示)，通過信號(hào)的異常來判斷故障的傳播途徑，得出試驗(yàn)得到的繼發(fā)故障集，最后再將試驗(yàn)得到的繼發(fā)故障集與建模分析得到的繼發(fā)故障集進(jìn)行比較以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。對(duì)某型慣性測(cè)量組合中Y軸陀螺儀無輸出和二次電源中三相方波電源無輸出兩種故障模式的故障進(jìn)行傳播驗(yàn)證的試驗(yàn)圖如圖10所示。

圖10 某慣性測(cè)量組合故障傳播試驗(yàn)圖

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)每次故障注入后對(duì)后續(xù)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)每次試驗(yàn)的后繼故障集，試驗(yàn)所得后繼故障集如表4所示。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析知：無輸出類故障的42個(gè)故障樣本理論與試驗(yàn)結(jié)果完全一致，陀螺儀的X軸零位漂移故障的6個(gè)故障樣本理論與試驗(yàn)結(jié)果不一致。

表4 慣性測(cè)量組合故障傳播分析試驗(yàn)的故障注入樣本表

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，無輸出類的故障傳播確定性較強(qiáng)，試驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致，零位漂移類的故障存在一定的不確定性。

3.3 指標(biāo)計(jì)算

依據(jù)48個(gè)模擬的故障檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，直接進(jìn)行單點(diǎn)估計(jì)得到故障傳播模型的準(zhǔn)確率為：42/48=87.5%。

考慮到在樣本選擇和試驗(yàn)測(cè)試過程中存在一定的置信度，可以根據(jù)二項(xiàng)分布單側(cè)置信下限估計(jì)方法計(jì)算故障傳播模型的正確率指標(biāo)(取置信度0.8)，準(zhǔn)確率的計(jì)算式為

式中,n為樣本量(48);F為檢測(cè)失敗次數(shù)(3);C為置信度(0.8);qL為解模糊能力指標(biāo)的置信下限估計(jì)值。通過計(jì)算得到模型的準(zhǔn)確率估計(jì)值為88.2%，造成該結(jié)果的原因可能是在理論建模時(shí)零位漂移類故障影響程度未考慮時(shí)間因素(陀螺儀零漂故障與時(shí)間的長短有關(guān)，未考慮故障演化)。

4 結(jié)束語

慣性測(cè)量組合是航空器中的核心部件，其工作精度高、功能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易發(fā)生故障并在系統(tǒng)內(nèi)傳播，且其故障傳播中存在兩個(gè)難點(diǎn)：故障傳播路徑復(fù)雜多樣性和故障傳播存在不確定性，因此有必要針對(duì)這兩個(gè)難點(diǎn)對(duì)慣性測(cè)量組合的故障傳播機(jī)理進(jìn)行研究分析。在對(duì)某型慣性測(cè)量組合故障傳播路徑的復(fù)雜多樣性和故障傳播不確定性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，利用自行開發(fā)的建模仿真軟件建立基于故障擴(kuò)散強(qiáng)度函數(shù)的多信號(hào)流圖模型，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。研究表明，所構(gòu)建的模型能夠很好地解決慣性測(cè)量組合故障傳播路徑復(fù)雜多樣性和傳播不確定性的問題，為研究慣性測(cè)量組合故障傳播機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

本文在理論建模時(shí)尚未考慮時(shí)間因素對(duì)故障傳播的影響，而大量工程實(shí)踐表明時(shí)間是影響故障傳播的重要因素(例如，慣性測(cè)量組合中零位漂移類故障的影響程度就與時(shí)間長短密切相關(guān))，因此，在下一步研究中還需考慮時(shí)間對(duì)故障傳播的影響。