[发明专利]基于故障传播网络的复杂电子系统故障诊断方法

权利要求书

1.基于故障传播网络的复杂电子系统故障诊断方法，其特征在于：包括系统建模算法和故障定位算法；

系统建模算法是利用图论对系统的部件和部件间的信息交互关系进行建模，得到电子系统故障传播有向图，利用矩阵理论再对故障传播有向图进行分层优化，得到分层优化的故障传播网络Net，在故障传播网络Net中，故障信息由高层向低层单向传播；

故障定位算法是先根据故障现象节点对故障传播网络Net进行化简，通过计算节点的信息输出强度和工作强度得到候选故障源集，再分别计算每个节点的信息输出强度和工作负荷强度对候选故障源集进行筛选，得到候选故障源，最后利用熵权法计算候选故障源的综合影响度，得到故障源序列，确定故障源；

所述故障定位算法具体步骤为：

(a)假设故障传播网络Net有n个节点，分为L层，第1层为最高层，第L层为最低层；出现故障现象的节点为v_x，x＝1，2，…，n，n为系统部件数；在故障传播网络Net中，先查找有故障现象的节点v_x所处的层级，假设节点v_x在第l层，且1≤l≤L；

(b)删除故障传播网络Net中位于l+1～L层的所有节点和与这些节点相关的边；

(c)删除故障传播网络Net中位于1～l层且与节点v_x没有可达关系的所有节点，得到新的故障传播网络Net′；

(d)在Net′中，通过公式(2)计算节点出度不为零的信息输出强度d_i→j：

d_i→j＝|D′_i→j-D_i→j|/D_i→j    (2)

式(2)中，D′_i→j为节点v_i向节点v_j实际输出的信息量，D_i→j为节点v_i向节点v_j正常输出的信息量；

(e)当0＜d_i→j＜ε_i→j时，说明节点v_i向节点v_j的信息传输强度正常；否则按照d_i→j降序将节点v_i记录在候选故障源集H中，同时将节点v_i的信息输出强度d_i→j记录在集合O＝{d_i→j}中，ε_i→j为节点v_i向节点v_j输出信息量的最大偏差，根据工程实际需要进行设置；

(f)计算候选故障源集H中每个节点的工作负荷强度W_i，并记录在集合W中，W_i的计算方法如下式：

W_i＝T_iZ/T_iMTBF    (3)

式(3)中，T_iZ为H中第i个节点的累积工作时间，T_iMTBF为H中第i个节点的平均无故障工作时间；

(g)计算候选故障源集H中每个节点的综合影响度，如下式：

R_i＝λE_i+(1-λ)W_i    (4)

式(4)中，i＝1，2，…，h，h为H中节点个数，E_i和W_i分别为节点的信息输出强度和工作负荷强度，λ为权重系数，根据信息输出强度和工作负荷强度对故障的影响程度确定；

(h)确定故障源

将R_i值降序排列得到的序列为故障源序列，位于序列前面的节点，信息输出强度和工作负荷强度越大，引发故障的概率就越大，按照故障源序列排故，确定故障源。

2.根据权利要求1所述的基于故障传播网络的复杂电子系统故障诊断方法，其特征在于：所述系统建模算法具体步骤为：

(a)将系统部件描述为图的节点集V＝{v_i}，i＝1，2，…，n，n为系统部件数；

(b)将部件和部件的连接关系描述为图的有向边集E＝{e_ij}，i，j＝1，2，…，n，n为系统部件数，有向边集E表示节点集V中节点之间的故障传输路径，传播方向由节点v_i指向节点v_j，由节点集V和有向边集E构成有向图G＝{V，E}；

(c)用邻接矩阵A表示有向图G，A＝(a_ij)_n×n，i，j＝1，2，…，n，n为系统部件数；

邻接矩阵A的元素a_ij的取值为：

(d)将邻接矩阵A变换成可达矩阵P，变换方法如下式：

P＝E_n+A+A²+…+A^n-1    (1)

式(1)中，E_n为n阶单位矩阵，n为系统部件数，可达矩阵P＝(p_ij)_n×n，i，j＝1，2，…，n，p_ij取值含义为：

(e)计算节点v_i的可达集R(v_i)：在可达矩阵中P中，v_i到达的其他节点构成的集合，即p_ij＝1的节点构成的集合，i＝1，2，…，n，n为系统部件数；

(f)计算节点v_i的先行集A(v_i)：在可达矩阵P中，到达节点v_i的节点构成的集合，即p_ji＝1的节点构成的集合，i＝1，2，…，n，n为系统部件数；

(g)计算节点v_i的共同集C(v_i)：节点v_i的可达集R(v_i)和先行集A(v_i)的交集，即：C(v_i)＝R(v_i)∩A(v_i)，i＝1，2，…，n，n为系统部件数；

(h)如果节点v_i的共同集C(v_i)等于先行集A(v_i)，即C(v_i)＝A(v_i)，则节点v_i就是第1层节点，即L₁＝{v_i|C(v_i)＝A(v_i)}，i＝1，2，…，n，n为系统部件数；

(i)在可达矩阵P中，移除已被分层的节点v_i和与节点v_i相连的有向边；

(j)重复步骤(e)～(i)，直到将所有节点分层，得到分层优化的故障传播网络Net，在故障传播网络Net中，信息由高层向低层单向传输。