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智能测试理论基础及应用报告 题 目 测试设备故障诊断专家系统的一种实现方式 院 系 电气工程及自动化 专 业 仪器科学与技术 学　　 号 学 生 　 任 教 老 师 　 2012年1月4日 哈尔滨工业大学 摘 要 通过分析测试设备故障诊断专家系统的目的和任务，本文介绍了一种电路故障的自动测试装置和诊断系统用于测试设备的故障诊断，建立了故障诊断专家系统的模型，并通过模型匹配进行故障检测, 通过故障模拟建立故障词典, 利用专家系统进行故障定位,实现了故障测试和诊断的微机化操作。 关键字 专家系统；测试设备；故障诊断；故障检测 0 引言 测试设备被用来完成各种集成电路、电路板等部件的自动检测，对确保产品的质量和正常使用具有重要的意义。而对测试设备建立故障诊断专家系统存在着测试设备结构复杂、诊断任务零散、诊断理论不成熟、诊断知识难获取、诊断结果不确定等因素；而另一方面由于生产自动化程度的不断提高, 测试过程要求实现在线完成, 对测试速度提出了更高的要求。本文设计了一套电路故障自动测试和诊断系统, 通过模型匹配进行故障检测, 通过故障模拟建立故障词典, 利用专家系统进行故障定位, 实现了故障的在线测试和快速诊断。 1 测试系统的硬件组成 在电路性能的综合测试过程中,当电路引入激励时,其故障表现为电路中相关节点电压的异常。基于这一思想,测试系统包括激励信号产生、测试数据记录和测针控制3大部分,如图1所示。 激励信号由D/A产生,激励波形根据实际激励的需要存放在波形缓存器中,在大多数情况下,激励就是一组直流电源,需要保证激励的稳定性。测试数据由A/D 转换存入数据缓存器,待测试完成后由微机读取,作为电路分析和故障诊断的依据。每一检测点只记录几点甚至一点的特征数据,不记录波形,如暂态过程只记录与起点相隔某一确定时间的状态,以提高测试速度,同时降低对测试电路速度和规模的要求。 测试过程主要根据各部分电路的功能设置测针数量,设计测试步骤和激励形式,利用控制逻辑实现测针功能的转换,任一测针都可以作为激励点和检测点,每一检测点都必须提供大的接入阻抗,以减小测试过程对电路性能的影响。 图1 测试系统的硬件构成 2 故障诊断专家系统 测试设备故障诊断专家系统的结构与一般专家系统的结构基本相同，见图2。它主要有8个大的功能模块，分别为：人机接口模块、知识库模块、知识库管理模块、诊断信息获取模块、诊断咨询模块、推理模块、解释机模块和综合数据库模块。 图2 测试设备故障诊断专家系统结构图 而在实际运作中,如果对所有节点及每一节点的全部相关元件都进行故障诊断, 将使工作量增大,系统以功能测试的原则设计检测准则,并基于隶属判决的思想,优先诊断故障率大的元件,诊断过程如图3所示。 图3 故障诊断过程 2.1 标准模型与故障词典 利用电子线路计算机辅助分析与设计模拟器(PISPICE)对无故障被测电路在实际激励下进行瞬态分析,建立测试点的电压输出列表,作为标准数据库。故障词典利用故障模拟的方法构成,即在标准模型中注入故障,将检测点的响应与标准模型进行比较,建立故障查询表。 2.2 知识结构 本系统采用词典方式进行组织和管理知识库,即把知识按不同的故障类型分为不同的子库,存储在不同的区间,在进行诊断时,首先根据故障症状,利用经验及启发性知识提出假设,根据不同的故障响应,查询故障词典,实现故障定位。这样既节省内存,提高有哪些信誉好的足球投注网站效率，又便于知识库的检索、维护、修改和补充。 如图4,采用框架式结构,以模糊知识表现为主,由经验资料可得到引起某个故障事件发生的故障元件的总数,每个故障元件对该故障症状的影响能力用隶属度来表示。 图4 框架知识结构 2.3 推理机制 对于框架知识的推理,以基于模糊推理方法为主,可同时得到定性和定量的结果。采用混合控制,即根据部分约束条件,生成一批目标,再利用全部约束条件逐个测试目标。 例如,单症状规则推理为:IF症状THEN诊断结果,诊断结果表示为故障原因各器件对此症状的隶属度。多症状规则的推理,则首先由一个症状推出某几个器件可能有故障,然后依据它们的隶属度,按优先法对其进行测试,逐步与其它症状匹配, 最后得出诊断结果,同样用器件对症状的隶属度表示。 3 实例分析 图5为某相机主板的一个功能子电路,开关K为相机按键,按下之前接1, 之后接2,控制相机卷片,R0是卷片电机的等效负载,电路中R2和C1是影响卷片时间的关键参数。测试过程中,系统以开始充电后200ms时的a点电压值Va作为诊断依据,在满足工作性能的