測(cè)試性建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真

實(shí)驗(yàn)測(cè)試性建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解測(cè)試性模型定義和結(jié)構(gòu)；.掌握測(cè)試性建模的一般方法；.掌握使用TEAMS軟件進(jìn)行測(cè)試性建模。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備.臺(tái)式計(jì)算機(jī)一臺(tái)。.安裝有TEAMS軟件。.安裝有Matlab軟件。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.結(jié)合油量測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，建立油量測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試性相關(guān)矩陣。.使用TEAMS軟件建立油量測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試性相關(guān)矩陣，并計(jì)算出測(cè)試性模型的診斷方案，并畫(huà)出故障診斷樹(shù)。.在建立模型的基礎(chǔ)上編寫(xiě)信息熵算法的Matlab程序，計(jì)算出測(cè)試序列，并畫(huà)出故障診斷樹(shù)，并與TEAMS軟件得出的結(jié)果進(jìn)行比較。四、實(shí)驗(yàn)原理1.測(cè)試性模型的定義根據(jù)被測(cè)系統(tǒng)的功能框圖和信號(hào)流向關(guān)系將系統(tǒng)劃分成多個(gè)模塊，畫(huà)出模塊間的信號(hào)流向圖。每個(gè)模塊代表一個(gè)需要測(cè)試的功能點(diǎn)，在模塊間的信號(hào)流向通道上可添加測(cè)試點(diǎn)。假定被測(cè)對(duì)象每個(gè)功能點(diǎn)有故障和正常兩種狀態(tài)，在同一時(shí)間最多只有一個(gè)功能點(diǎn)發(fā)生故障。假設(shè)被測(cè)對(duì)象共有m個(gè)功能點(diǎn)和n個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別用F=[F0F1...Fm]和T=[T0T1.Tn]表示各個(gè)功能點(diǎn)的狀態(tài)集合和測(cè)試點(diǎn)集合，其中F0表示整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的代價(jià)可能是不全相同的，可以用矢量C=[C0C1...Cn]T表示各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的代價(jià)。系統(tǒng)各個(gè)功能點(diǎn)的故障率則用矢量P=[P0P1…PJ表示。其中P0表示系統(tǒng)正常的概率。這樣，就可以建立測(cè)試點(diǎn)和功能點(diǎn)間的相關(guān)矩陣模型，如下表所示：表1相關(guān)矩陣模型Ftt—2 tP—C 1—C 2—C??? nF0F1d01d11d02d12d??? 0nd… 1nP0P1F m—d m1—d m2?:.?d mn-P m-模型中的元素乙表示第j個(gè)測(cè)試點(diǎn)與第”個(gè)功能點(diǎn)狀態(tài)F.的相關(guān)性，即當(dāng)T能測(cè)試F.時(shí)，dj為1，否則為0。在建立相關(guān)性矩陣模型后，需對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。如有相同列，則說(shuō)明兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試效果是一樣的，只需選用其中一個(gè)測(cè)試費(fèi)用較少的測(cè)試點(diǎn)，并在模型中刪除另一測(cè)試點(diǎn)所在的列。如果有相同行，則說(shuō)明這兩行的故障狀態(tài)是無(wú)法區(qū)分的，應(yīng)將這兩種故障狀態(tài)合并，在模型中用一種新故障狀態(tài)替換這兩種相同的故障狀態(tài)，相關(guān)性取值不變，故障率為原來(lái)兩種故障率之和。測(cè)試點(diǎn)優(yōu)化的目的是要使所有測(cè)試過(guò)程的期望代價(jià)最小，即：minJ=￡]更C>P(F) (1)｛叱i=0〔j=iP[j]Ji其中，Pi表示用于隔離故障狀態(tài)F.的測(cè)試序列，IPil表示測(cè)試序列Pi的容量。2.油量測(cè)量系統(tǒng)BUC-44A結(jié)構(gòu)和功能分析油量測(cè)量系統(tǒng)BUC-44A主要由傳感器、指示器、電氣盒、油量指示轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和警告信號(hào)裝置等組成，其信號(hào)交聯(lián)關(guān)系圖如圖1所示。圖1電容式油量表系統(tǒng)信號(hào)交聯(lián)關(guān)系圖傳感器包括電容式液面高度傳感器和液面觸點(diǎn)傳感器。其中，電容式液面高度傳感器將油箱油量的變化轉(zhuǎn)換為電容的變化，用于測(cè)量剩余油量，液面觸點(diǎn)傳感器則在油箱液面變化到指定高度時(shí)，輸出電壓信號(hào)，用于發(fā)送剩油等警告信息。指示器主要由交流測(cè)量電橋、隨動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)等部分組成。交流測(cè)量電橋由橋臂變壓器、固定電容、平衡電位計(jì)等組成，用于測(cè)量電容，并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，另外它還將115伏交流電轉(zhuǎn)為27伏直流電，并提供給電氣盒中的放大器使用。隨動(dòng)電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器帶動(dòng)指示器的指針和平衡電位計(jì)移動(dòng)。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)用來(lái)轉(zhuǎn)換測(cè)量總油量、主油量和副油量。指示機(jī)構(gòu)由指針、刻度盤(pán)等組成，用于指示油量。電氣盒由信號(hào)放大器和副油箱模擬控制機(jī)構(gòu)兩部分組成。信號(hào)放大器將交流測(cè)量電橋輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。副油箱模擬控制機(jī)構(gòu)用于在飛機(jī)拋掉某一副油箱時(shí)（連同傳感器拋掉），為了防止因無(wú)傳感器而造成副油箱油量零刻度指示失調(diào)，將模擬副油箱的電容接入電路，保證副油箱測(cè)量系統(tǒng)指示零位。油量指示轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用來(lái)控制油量測(cè)量系統(tǒng)的三種工作狀態(tài)，這三種狀態(tài)分別為“主”、“總”、“副”狀態(tài)，指示器在這三種狀態(tài)中分別顯示主油量、總油量和副油量。

警告信號(hào)裝置主要包括剩油警告裝置，主油箱滿(mǎn)油警告裝置和副油箱的滿(mǎn)油及500升滿(mǎn)油信號(hào)裝置。五、實(shí)驗(yàn)步驟.分析飛機(jī)油量測(cè)量系統(tǒng)各個(gè)功能單元之間的信號(hào)交聯(lián)和它們可能發(fā)生的故障，添加測(cè)試點(diǎn)。根據(jù)對(duì)油量測(cè)量系統(tǒng)BUC-44A的結(jié)構(gòu)和功能分析，可以劃分出系統(tǒng)的故障單元和測(cè)點(diǎn)，如圖2所示。指示器指示機(jī)油量傳感器組A(sJ油量傳感器組B(s2)副油箱油量傳感器組(s3)副油箱模擬斤"控制機(jī)構(gòu)(s6)rrTP放大器(s指示器指示機(jī)油量傳感器組A(sJ油量傳感器組B(s2)副油箱油量傳感器組(s3)副油箱模擬斤"控制機(jī)構(gòu)(s6)rrTP放大器(s9)直流27V—油量指示轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(s4)交流電氣盒，副油箱掛

架微動(dòng)開(kāi)

關(guān)⑸)剩油警告液面?zhèn)鞲衅鳍?)滿(mǎn)油警告液而傳感器區(qū)4)__副油箱滿(mǎn)油液而傳感器(sj副油箱500升滿(mǎn)油液面?zhèn)鞲衅?s,J18'剩油警告信號(hào)燈 一一、13^3滿(mǎn)油警告信號(hào)燈(sQ副油箱滿(mǎn)油信號(hào)燈⑹)副油箱500升滿(mǎn)油信號(hào)燈(sj警告信號(hào)裝置17圖2油量測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)點(diǎn)分布圖.用TEAMS軟件畫(huà)出飛機(jī)油量測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并將測(cè)試點(diǎn)添加進(jìn)去，如圖3所示。圖3油量測(cè)量系統(tǒng)的TEAMS建模3.用TEAMS軟件進(jìn)行分析計(jì)算，得出故障