故障树分析诊断方法

1、故障树分析诊断方法故障树分析诊断方法 分析系统故障产生的分析系统故障产生的原因原因，计算系统各单元的，计算系统各单元的可靠度可靠度，以及对整个系统，以及对整个系统的的影响影响，从而搜寻薄弱环节，以便在设计中采取相应的改进措施，实现，从而搜寻薄弱环节，以便在设计中采取相应的改进措施，实现系统优化设计。系统优化设计。 兼顾了基于规则和基于定量模型诊断的优点。为复杂系统的故障搜寻提兼顾了基于规则和基于定量模型诊断的优点。为复杂系统的故障搜寻提供了一种有效的途径。供了一种有效的途径。 一、故障树分析法的目的：一、故障树分析法的目的：工程上的主要应用：工程上的主要应用：系统的可靠性分析、评价系统的可靠性

2、分析、评价系统的安全性分析与事故分析系统的安全性分析与事故分析改进系统设计改进系统设计故障诊断与检修流程的制定故障诊断与检修流程的制定运行、管理人员的培训运行、管理人员的培训故障树的基本概念故障树的基本概念二、故障树二、故障树FTFT模型模型 是一个基于被诊断对象是一个基于被诊断对象结构结构、功能特征功能特征的行为模型，是的行为模型，是定性的因果模型定性的因果模型， 例如：例如：顶事件：顶事件：系统故障系统故障，由部，由部件件A A或部件或部件B B引发，引发，而部件而部件A A的故障又是由两个的故障又是由两个元器件元器件1 1、2 2中的一个失效中的一个失效引起的，引起的，部件部件B B的故

3、障在两个元器件的故障在两个元器件3 3、4 4同时失效时发生同时失效时发生根据故障搜寻方式根据故障搜寻方式不同，又可分为：不同，又可分为：逻辑推理诊断法逻辑推理诊断法最小割集诊断法。最小割集诊断法。 以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构倒树状结构。它。它反映反映了特征向量与故障向量了特征向量与故障向量( (故障原因故障原因) )之间的之间的全部逻辑关系全部逻辑关系。 由计算机依据故障与原因的先验知识和故

4、障率知识自动辅助由计算机依据故障与原因的先验知识和故障率知识自动辅助生成故障树，并自动生成故障树的搜索过程。生成故障树，并自动生成故障树的搜索过程。故障树的基本概念故障树的基本概念诊断过程：诊断过程： 从从系统的某一故障系统的某一故障开始开始，沿沿着故障树不断着故障树不断提问提问“为什么出现为什么出现这种现象这种现象”，而逐级，而逐级构成构成一个一个递阶递阶故障树，通过对此故障树故障树，通过对此故障树的的启发式搜索启发式搜索，最终，最终查出查出故障的根本故障的根本原因原因。 在提问过程中，在提问过程中，有效合理有效合理地使用系统的地使用系统的实时动态数据实时动态数据将有将有助于诊断过程的进行。

5、助于诊断过程的进行。 基于故障树的诊断方法基于故障树的诊断方法类似于人类的思维方式类似于人类的思维方式，易于理易于理解，解，实际中大多与其他方法结合使用。实际中大多与其他方法结合使用。故障树的基本概念故障树的基本概念 故障树的基本概念故障树的基本概念 故障树的基本概念故障树的基本概念 故障树的基本概念故障树的基本概念故障树分析的一般步骤故障树分析的一般步骤确定所要分析的系统熟悉系统调查系统发生的故障确定故障树的顶事件调查引起顶事件发生的基本事件建造故障树定性分析定量分析比较分析安全性评价首先确定要分析的系统所包首先确定要分析的系统所包含的及其边界条件。含的及其边界条件。确切了解系统的构成、功能

6、、确切了解系统的构成、功能、工艺过程，操作运行情况、工艺过程，操作运行情况、各种重要参数和越限指标等。各种重要参数和越限指标等。包括过去和现在的所有故障包括过去和现在的所有故障系统不希望发生的事件系统不希望发生的事件故障树的基本概念故障树的基本概念 （1 1）准确地描述故障事件；）准确地描述故障事件；（2 2）判明结果事件是属于部件故障状态还是系统故障状态；）判明结果事件是属于部件故障状态还是系统故障状态；从顶事件开始，从顶事件开始，找出设备的所有可能的故障找出设备的所有可能的故障模式，以最不希望发电的故模式，以最不希望发电的故障模式作为顶事件。障模式作为顶事件。（3 3）对于某个门，再进一步

7、分析这个门的输入事件之前，要寻找到这个）对于某个门，再进一步分析这个门的输入事件之前，要寻找到这个门的所有输入事件，并完整、准确地定义所有的输入事件；门的所有输入事件，并完整、准确地定义所有的输入事件；含硬件故障、软件故障、人含硬件故障、软件故障、人为因素、环境因素等为因素、环境因素等（4 4）门的所有输入都应当是正确定义了的故障，门不能与门直接相连，）门的所有输入都应当是正确定义了的故障，门不能与门直接相连，以免造成建树混乱；以免造成建树混乱；故障树的基本概念故障树的基本概念 （1 1）广泛收集并分析有关技术资料；）广泛收集并分析有关技术资料；（2 2）选择顶事件；）选择顶事件；要求对设备必

8、须有深刻的了要求对设备必须有深刻的了解，故障的定义要准确，设解，故障的定义要准确，设备的边界确定要合理。备的边界确定要合理。找出设备的所有可能的故障找出设备的所有可能的故障模式，以最不希望发电的故模式，以最不希望发电的故障模式作为顶事件。障模式作为顶事件。（3 3）用逻辑门连接顶事件和）用逻辑门连接顶事件和直接原因直接原因事件；事件；含硬件故障、软件故障、人含硬件故障、软件故障、人为因素、环境因素等为因素、环境因素等（4 4）如此逐级向下发展，直到最低一级原因事件郁不能再分的底事）如此逐级向下发展，直到最低一级原因事件郁不能再分的底事件为止；件为止；（5 5）故障树的简化）故障树的简化这样便建

9、造出一棵以给定顶事件这样便建造出一棵以给定顶事件为为“根根”，中间事件为，中间事件为“枝枝”，底事件为底事件为“叶叶”的倒置的的倒置的N级故级故障树。障树。简化的原则是去掉逻辑多余事件，用简化的原则是去掉逻辑多余事件，用简单的逻辑关系表水之。简单的逻辑关系表水之。故障树的基本概念故障树的基本概念 故障树的简化常用的方法有故障树的简化常用的方法有“修剪法修剪法”和和“模块法模块法”。用目测或布尔代数运算吸收用目测或布尔代数运算吸收以去掉逻辑多余事件以去掉逻辑多余事件是将故障树中的底事件化成若干个底事件是将故障树中的底事件化成若干个底事件的集合，每个集合都是互斥的，即其包含的集合，每个集合都是互斥

10、的，即其包含的底事件在其他集合中不重复出现。的底事件在其他集合中不重复出现。故障树的定性分析故障树的定性分析 故障树的定性分析是故障树分析最为关键的一步，是定量分析的基础。故障树的定性分析是故障树分析最为关键的一步，是定量分析的基础。 故障树定性分析的目的：故障树定性分析的目的： 由于故障信息有时难以获得，特别是人的可靠性难以定量化，所以故由于故障信息有时难以获得，特别是人的可靠性难以定量化，所以故障树分析往往只能进行到定性阶段，即寻找到故障树的全部最小割集障树分析往往只能进行到定性阶段，即寻找到故障树的全部最小割集 在于寻找导致顶事件发生的基本事件在于寻找导致顶事件发生的基本事件( (底事件

11、底事件) )或基本事件的组合，即识或基本事件的组合，即识别出导致顶事件发生的所有故障模式。别出导致顶事件发生的所有故障模式。 故障树的定性分析故障树的定性分析 故障树定性分析工作包括以下故障树定性分析工作包括以下3 3方面内容：方面内容： 对故障树进行规范化处理对故障树进行规范化处理 采用故障树分折算法采用故障树分折算法( (上行法或下行法上行法或下行法) )对故障树进行处理，对故障树进行处理，得到故障树全部最小割集得到故障树全部最小割集对故障树进行简化和模块化处理对故障树进行简化和模块化处理 减小故障树的规模，减小故障树的规模，节省处理工作量节省处理工作量将非规范化的逻辑门或事件，例如禁止门

12、、异或门、房形事件等按等效变换为规范化的逻辑门或事件，使建造出来的故障树为仅含有基本事件、结果事件以及“与”、“或”等几种逻辑门的故障树 故障树的定性分析故障树的定性分析 01ix故障树的数学描述故障树的数学描述 假设所研究的设备及其组成的部件、元器件等只取正常和故障两种状假设所研究的设备及其组成的部件、元器件等只取正常和故障两种状态，并假设部件、元器件的故障是相互独立的。态，并假设部件、元器件的故障是相互独立的。（i=1i=1，2 2，3 3，n n）底事件底事件i i发生发生( (部件、元器件故障部件、元器件故障) )为底事件为底事件i i的状态变量，的状态变量，仅取仅取0 0或或1 1两

13、种状态。两种状态。底事件底事件i i不发生不发生( (部件、元器件故障部件、元器件故障) )1）定义：）定义：顶事件发生顶事件发生( (设备故障设备故障) )01顶事件不发生顶事件不发生( (设备故障设备故障) )底事件状态：底事件状态：顶事件状态：顶事件状态：),()(321nxxxxX故障树的定性分析故障树的定性分析 故障树的数学描述（续）故障树的数学描述（续）故障树顶事件是设备所不希望发生的故障状态，故障树顶事件是设备所不希望发生的故障状态，=1=1；相应的底事件状态为元器件故障状态，相应的底事件状态为元器件故障状态，x x1 1=1=1。顶事件状态顶事件状态全由故障树底事件状态全由故障

14、树底事件状态X X所决定，即所决定，即=(X)=(X)，其中其中X X(x(x1 1，x x2 2，x xn n) )，称称(X)(X)为故障树的结构函数。为故障树的结构函数。2 2）故障树的结构函数）故障树的结构函数),()(321nxxxxX故障树的定性分析故障树的定性分析 inixX1)(故障树的数学描述（续）故障树的数学描述（续）当全部部件、元器件发生故障时，设备才有故障当全部部件、元器件发生故障时，设备才有故障3 3）与门结构函数）与门结构函数式中，式中，n n为底事件数。当为底事件数。当x xl l仅取仅取0 0或或1 1两值时，上式可改写为：两值时，上式可改写为：（i=1i=1，

15、2 2，3 3，n n）niixX1)(故障树的定性分析故障树的定性分析 故障树的数学描述（续）故障树的数学描述（续）4 4）或门结构函数）或门结构函数inixX1)(只要一个部件、元器件发生故障时，设备才有故障只要一个部件、元器件发生故障时，设备才有故障式中，式中，n n为底事件数。当为底事件数。当x xl l仅取仅取0 0或或1 1两值时，上式可改写为：两值时，上式可改写为：)1 (1)(1niixX（i=1i=1，2 2，3 3，n n）割集和最小割集割集和最小割集 故障树定性分析的目的是寻找导致顶事件发生的原因或原因组合，识别故障树定性分析的目的是寻找导致顶事件发生的原因或原因组合，识

16、别导致顶事件发生的所有故障模式，即所有最小割集。导致顶事件发生的所有故障模式，即所有最小割集。 所谓割集是指设备的一些底事件集合，当这些底事件同时发生时，顶事所谓割集是指设备的一些底事件集合，当这些底事件同时发生时，顶事件必然发生。件必然发生。1 1、割集及最小割集的定义、割集及最小割集的定义 一个最小割集代表设备的一种故障模式，故障诊断时，可以逐个测试最一个最小割集代表设备的一种故障模式，故障诊断时，可以逐个测试最小割集即故障模式，从而搜寻故障源。小割集即故障模式，从而搜寻故障源。 而最小割集是指割集中所含的底事件除去任何一个时，就不再为割集了而最小割集是指割集中所含的底事件除去任何一个时，

17、就不再为割集了割集和最小割集割集和最小割集 所谓路集是指设备的一些底事件集合，当这些底事件同时发生时，顶事所谓路集是指设备的一些底事件集合，当这些底事件同时发生时，顶事件不发生。件不发生。2 2、路集及最小路集的定义、路集及最小路集的定义 而最小路集是指路集中所含的底事件除去任何一个时，就不再为路集了而最小路集是指路集中所含的底事件除去任何一个时，就不再为路集了割集和最小割集割集和最小割集 2 2、最小割集的求解方法、最小割集的求解方法1 1）下行法）下行法采用由上而下的故障树搜寻法，采用由上而下的故障树搜寻法，它是根据下面的性质：它是根据下面的性质：逻辑与门仅增加割集容量，不增加割集的个数逻

18、辑与门仅增加割集容量，不增加割集的个数 而逻辑或门增加割集个数，不增加割集底事件数目而逻辑或门增加割集个数，不增加割集底事件数目 遇到与门就把与门下面所有输入事件都排列于一行遇到与门就把与门下面所有输入事件都排列于一行 遇到或门就把或门下面所有输入事件都排列于一列，依次类推遇到或门就把或门下面所有输入事件都排列于一列，依次类推 一直到不能分解，全部换成底事件为止。一直到不能分解，全部换成底事件为止。 这样得到的割集再通过两两比较，根据最小割集的定义，去除那些非最这样得到的割集再通过两两比较，根据最小割集的定义，去除那些非最小割集，余下的即为故障树的全部最小割集。小割集，余下的即为故障树的全部最

19、小割集。割集和最小割集割集和最小割集 2 2、最小割集的求解方法、最小割集的求解方法1 1）下行法）下行法65743216576543216573654321)()()()()()(xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxX其结构函数可以表示为：其结构函数可以表示为：割集和最小割集割集和最小割集 对如下图的故障树其下行法求解过程：对如下图的故障树其下行法求解过程：步骤步骤1 1：顶事件下面为或门，故：顶事件下面为或门，故x1x1，M1M1，x2x2各自排成一列；各自排成一列；步骤步骤2 2：M1M1下面为与门，将下面为与门，将M1M1，M3M3排一行排一行( (横向并列横向并列)

20、)取代取代M1M1；步骤步骤3 3：M2M2下面是逻辑或门，将下面是逻辑或门，将x3x3，x4x4，x5x5，x6x6分别与分别与M3M3并列各排一行；并列各排一行；步骤步骤4 4：M3M3下面是逻辑或门，将下面是逻辑或门，将M2M2，M3M3共展开到共展开到1616行，得到行，得到1818个割集；个割集；步骤步骤5 5：根据最小割集的定义，得到：根据最小割集的定义，得到x3x3，x5x5，x6x6，x1x1，x2x2 最小割集；最小割集；步骤步骤6 6：根据最小割集的定义，进一步简化得到全部最小割集：根据最小割集的定义，进一步简化得到全部最小割集 x3 x3，x5 x5 ，x6 x6 ，x1

21、 x1 ，x2 x2 ，x4x4，x7x7割集和最小割集割集和最小割集 2 2、最小割集的求解方法、最小割集的求解方法1 1）上行法上行法从底事件开始，自下而上逐步进行事件的集合运算。从底事件开始，自下而上逐步进行事件的集合运算。将或门输出事件表示为输出事件的并将或门输出事件表示为输出事件的并( (布尔和布尔和) )将与门事件表示为输入事件的交将与门事件表示为输入事件的交( (布尔积布尔积) ) 这样向上层层代入，最后按布尔代数吸收律和等幂律来化简，这样向上层层代入，最后按布尔代数吸收律和等幂律来化简，将顶事件表示为底事件若干积项之和的最简式。将顶事件表示为底事件若干积项之和的最简式。 其中每

22、一项对应于故障树的一个最小割集，全部积项即其中每一项对应于故障树的一个最小割集，全部积项即是故障树的所有最小割集。是故障树的所有最小割集。割集和最小割集割集和最小割集 65432xxxxM)(7465321121xxxxxxxMxxT对如下图的故障树其上行法求解过程：对如下图的故障树其上行法求解过程：步骤步骤1 1：故障树最下一级为：故障树最下一级为：步骤步骤2 2：往上一级为：往上一级为：步骤步骤3 3：最上一级为：最上一级为：得到全部最小割集得到全部最小割集x3x365733xxxxM)()()(3217465365736543xxxxxxxxxxxxxMMM将故障树简化为顶事件与最小割集

23、的逻辑或关系。将故障树简化为顶事件与最小割集的逻辑或关系。，x5x5，x4x4，x7x7，x6x6，x1x1，x2x2割集和最小割集割集和最小割集 对如下图的故障树其上行法求解过程：对如下图的故障树其上行法求解过程：简化的故障树：简化的故障树：)(7465321121xxxxxxxMxxT结构函数：结构函数：基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断求得全部最小割集后，如果有足够的数据，能够对故障树中各个底事求得全部最小割集后，如果有足够的数据，能够对故障树中各个底事件和各个最小割集的发生概率做出计算，进行定量分析；件和各个最小割集的发生概率做出计算，进行定量分析；若数据不足，则

24、进行定性分析，并作故障推理与诊断若数据不足，则进行定性分析，并作故障推理与诊断1 1、逻辑推理诊断法、逻辑推理诊断法此种故障搜寻法，采用从上而下的测试方法此种故障搜寻法，采用从上而下的测试方法这样层层分析测试，直到侧试底这样层层分析测试，直到侧试底事件，搜寻到故障原因及部位。事件，搜寻到故障原因及部位。从故障树顶事件开始，先测试最初的中间事件，根据中间事件测试结果判从故障树顶事件开始，先测试最初的中间事件，根据中间事件测试结果判断下一织中间事件是否有故障，并进行测试。断下一织中间事件是否有故障，并进行测试。基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断 2 2最小割集诊断法最小割集诊

25、断法 一个最小割集代表系统的一种故障模式。故障诊断时，也可逐个测试一个最小割集代表系统的一种故障模式。故障诊断时，也可逐个测试最小割集，从而搜寻故障源，进行故障诊断。最小割集，从而搜寻故障源，进行故障诊断。可以先根据每个最小割集所含底事件数目可以先根据每个最小割集所含底事件数目( (级数级数) )排序，在各个底事件发生排序，在各个底事件发生概率比较小，差别相对不大的条件下，依据以下规则进行测试诊断：概率比较小，差别相对不大的条件下，依据以下规则进行测试诊断：（1 1）级数越小的最小割集超重要；）级数越小的最小割集超重要；（2 2）在低级最小割集中出现的底事件比高级最小割集中的底事件重要；）在低

26、级最小割集中出现的底事件比高级最小割集中的底事件重要； （3 3）在同一级最小割集的条件）在同一级最小割集的条件F F，在不同最小割集中重复出现次数越多的，在不同最小割集中重复出现次数越多的底事件越重要底事件越重要基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理系统电路由系统电路由6 6块电路板组成，各电路问的信号连接关系如图所示。块电路板组成，各电路问的信号连接关系如图所示。3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断其工作流程如下：其工作流程如下：系统加电后，电机电源模块产生三

27、相方波电源，驱动陀螺电机运转系统加电后，电机电源模块产生三相方波电源，驱动陀螺电机运转激磁信号模块产生激磁信号，送到陀螺的信号器中激磁信号模块产生激磁信号，送到陀螺的信号器中两个陀螺的输出信号分别输入到各自的信号处理模块及力反馈电路中，两个陀螺的输出信号分别输入到各自的信号处理模块及力反馈电路中，同时激磁信号也输入到信号处理模块中作解调用。同时激磁信号也输入到信号处理模块中作解调用。信号处理模块分别输出各自对应陀螺的输入检测信号和随角速度变信号处理模块分别输出各自对应陀螺的输入检测信号和随角速度变化的电流信号。化的电流信号。基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯

28、导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断电流由施矩继电器控制是否流经陀螺力矩器电流由施矩继电器控制是否流经陀螺力矩器 流经力矩器的电流经采样电阻转换成电压信号，再送入电压放大级流经力矩器的电流经采样电阻转换成电压信号，再送入电压放大级放大输出，之后送到模拟开关。放大输出，之后送到模拟开关。 基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断陀螺陀

29、螺T1T1和和T2T2的检测输入信号送到检测输出电路的检测输入信号送到检测输出电路 陀螺正常运行产生的一个稳定的，频率为陀螺正常运行产生的一个稳定的，频率为102.5Hz102.5Hz的正弦检测信号的正弦检测信号该电路判断陀螺的工作状态，并输出陀螺故障/有效信号和继电器控制信号。 陀螺正常时，故障/有效信号为高电平;反之为低电平 基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断故障故障/有效信号有效信号接入单片机的接入单片机的I/O口口通

30、过此信号的电平来判断陀螺的工作状态，以确定是正常采集数据，通过此信号的电平来判断陀螺的工作状态，以确定是正常采集数据，还是发出报警信号。还是发出报警信号。 该电路判断陀螺的工该电路判断陀螺的工作状态，并输出陀螺作状态，并输出陀螺故障故障/ /有效信号有效信号和继和继电器控制信号。电器控制信号。 基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断继电器控制信号则用来控制电流是否流经力矩器继电器控制信号则用来控制电流是否流经力矩器 当陀螺运行正

31、常时，继电器控制信号为高电平，继电器闭合，电流当陀螺运行正常时，继电器控制信号为高电平，继电器闭合，电流流经力矩器，施加反向力矩流经力矩器，施加反向力矩 该电路判断陀螺的工该电路判断陀螺的工作状态，并输出陀螺作状态，并输出陀螺故障故障/ /有效信号和有效信号和继继电器控制信号。电器控制信号。 当陀螺运行异常时，继电器控制信号为低电平，继电器断开，陀螺处当陀螺运行异常时，继电器控制信号为低电平，继电器断开，陀螺处于开环非正常工作状态于开环非正常工作状态 基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分

32、析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断伺服加速度计伺服加速度计J1J1，J2J2，J3J3检测检测3 3个相互垂直方向上的加速度个相互垂直方向上的加速度，经经内部内部前级放大和反馈回路，输出随加速度变化的电流信号，电流通过采前级放大和反馈回路，输出随加速度变化的电流信号，电流通过采样电阻转换为电压，再送入电压放大级放大输出，之后同样样电阻转换为电压，再送入电压放大级放大输出，之后同样送到模送到模拟开关。拟开关。基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联

33、惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断当陀螺状态正常时，当陀螺状态正常时，AD转换的数据送入内存，反之出错代码送入转换的数据送入内存，反之出错代码送入内存。内存。模拟开关共有模拟开关共有7 7路路输入输入(4(4路陀螺通道路陀螺通道信号，信号，3 3路加速度路加速度计通信信号计通信信号) )单片机在控制数据采集的同时，通过响应单片机在控制数据采集的同时，通过响应IEEE488IEEE488接口电路产生的中接口电路产生的中断，向中央处理器发送内存中的数据或出错代码。断，向中央处理器发送内存中的数据或出错代码。基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断1)1)捷联惯导系统电路的

34、组成及工作原理捷联惯导系统电路的组成及工作原理3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断主机完成主机完成IEEE488IEEE488接口板初始化、控者、讲者、听者设接口板初始化、控者、讲者、听者设定等功能，并通过接口板与单片机系统通信，处理单片定等功能，并通过接口板与单片机系统通信，处理单片机发送的数据。机发送的数据。 基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断基于故障树定性分析的故障诊断3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路

35、故障树的建立确定顶事件应从系统角度出发，选取能综合反映系统工作状态的事件。确定顶事件应从系统角度出发，选取能综合反映系统工作状态的事件。假设，所建故障树是为了对系统电路进行有效的故障诊断，所以要选择能假设，所建故障树是为了对系统电路进行有效的故障诊断，所以要选择能够综合反映系统电路故障的事件作为顶事件。够综合反映系统电路故障的事件作为顶事件。对系统电路的边界条件作如下假设：对系统电路的边界条件作如下假设：不考虑人为操作失误引起的故障；不考虑人为操作失误引起的故障；各接插件连接牢固、可靠，故障发生率很低各接插件连接牢固、可靠，故障发生率很低电路印制板质量有保证，焊点不存在虚焊；电路印制板质量有保

36、证，焊点不存在虚焊；各元器件之间的连线不存在断路现象。各元器件之间的连线不存在断路现象。3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步( (顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机

37、接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5IEEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E2

38、5陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E11E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E1280318031损坏损坏 E30E30陀螺陀螺T2T2损坏损坏 E13E13晶振故障晶振故障 E31E31陀螺陀螺T2T2驱动电机故障驱动电机故

39、障E14E14复位电路故障复位电路故障 E32E32U2U2三相方波产生模块故障三相方波产生模块故障E15E15锁存器故障锁存器故障 E33E33无无11V11V电源电源E16E16IEEE488IEEE488通信接口电路的通信接口电路的8291829182938293损坏损坏 E34E34激磁信号产生模块故障激磁信号产生模块故障E17E17IEEE488IEEE488接口板硬件故障接口板硬件故障 E35E35无无15V15V电源电源 E18E18IEEE488IEEE488接口板地址冲突接口板地址冲突 3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联

40、惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步( (顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口

41、板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5IEEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E25陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障

42、 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E11E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E1280318031损坏损坏 E30E30陀螺陀螺T2T2损坏损坏 E13E13晶振故障晶振故障 E31E31陀螺陀螺T2T2驱动电机故障驱动电机故障E14E14复位电路故障复位电路故障 E32E32U2U2三相方波产生模块故障三相方波产生模块故障E15E15锁存器故障锁存器故障 E33E33无无11V11V电源电源E16E

43、16IEEE488IEEE488通信接口电路的通信接口电路的8291829182938293损坏损坏 E34E34激磁信号产生模块故障激磁信号产生模块故障E17E17IEEE488IEEE488接口板硬件故障接口板硬件故障 E35E35无无15V15V电源电源 E18E18IEEE488IEEE488接口板地址冲突接口板地址冲突 3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步(

44、(顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5IEEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23

45、E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E25陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E1

46、1E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E1280318031损坏损坏 E30E30陀螺陀螺T2T2损坏损坏 E13E13晶振故障晶振故障 E31E31陀螺陀螺T2T2驱动电机故障驱动电机故障E14E14复位电路故障复位电路故障 E32E32U2U2三相方波产生模块故障三相方波产生模块故障E15E15锁存器故障锁存器故障 E33E33无无11V11V电源电源E16E16IEEE488IEEE488通信接口电路的通信接口电路的8291829182938293损坏损坏 E34E34激磁信号产生模块故障激磁信号产生模块故障E17E17IEEE48

47、8IEEE488接口板硬件故障接口板硬件故障 E35E35无无15V15V电源电源 E18E18IEEE488IEEE488接口板地址冲突接口板地址冲突 3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步( (顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门

48、输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5IEEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测

49、输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E25陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E11E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E1280318031损坏损坏 E30E30陀螺陀螺T2T2损坏损坏 E13E13晶

50、振故障晶振故障 E31E31陀螺陀螺T2T2驱动电机故障驱动电机故障E14E14复位电路故障复位电路故障 E32E32U2U2三相方波产生模块故障三相方波产生模块故障E15E15锁存器故障锁存器故障 E33E33无无11V11V电源电源E16E16IEEE488IEEE488通信接口电路的通信接口电路的8291829182938293损坏损坏 E34E34激磁信号产生模块故障激磁信号产生模块故障E17E17IEEE488IEEE488接口板硬件故障接口板硬件故障 E35E35无无15V15V电源电源 E18E18IEEE488IEEE488接口板地址冲突接口板地址冲突 3 3诊断实例分析诊断实

51、例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步( (顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4

52、E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5IEEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E25陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障

53、 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E11E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E1280318031损坏损坏 E30E30陀螺陀螺T2T2损坏损坏 E13E13晶振故障晶振故障 E31E31陀螺陀螺T2T2驱动电机故障驱动电机故障E14E14复位电路故障复位电路故障 E32E32U2U2三相方波产生模块故障三相方波产生模块故障E15E15

54、锁存器故障锁存器故障 E33E33无无11V11V电源电源E16E16IEEE488IEEE488通信接口电路的通信接口电路的8291829182938293损坏损坏 E34E34激磁信号产生模块故障激磁信号产生模块故障E17E17IEEE488IEEE488接口板硬件故障接口板硬件故障 E35E35无无15V15V电源电源 E18E18IEEE488IEEE488接口板地址冲突接口板地址冲突 3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系

55、统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步( (顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5I

56、EEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E25陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯

57、片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E11E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E1280318031损坏损坏 E30E30陀螺陀螺T2T2损坏损坏 E13E13晶振故障晶振故障 E31E31陀螺陀螺T2T2驱动电机故障驱动电机故障E14E14复位电路故障复位电路故障 E32E32U2U2三相方波产生模块故障三相方波产生模块故障E15E15锁存器故障锁存器故障 E33E33无无11V11V电源电源E16E16IEEE488IEEE488通信接口电路的通信接口电路的8291829182938293损坏损坏 E34E3

58、4激磁信号产生模块故障激磁信号产生模块故障E17E17IEEE488IEEE488接口板硬件故障接口板硬件故障 E35E35无无15V15V电源电源 E18E18IEEE488IEEE488接口板地址冲突接口板地址冲突 3 3诊断实例分析诊断实例分析捷联惯导系统电路故障诊断捷联惯导系统电路故障诊断2)2)提联惯导系统电路故障树的建立提联惯导系统电路故障树的建立树中各符号含义树中各符号含义 符号含义 符号含义 E1E1系统加电后，主机不能判定数据同步系统加电后，主机不能判定数据同步( (顶事件顶事件) ) E19E19陀螺故障有效信号为低陀螺故障有效信号为低 E2E2主机没有接收到数据主机没有接

59、收到数据 E20E20陀螺陀螺T2T2故障，与非门输入故障，与非门输入2 2为低为低 E3E3主机接收到数据，但不能判定数据同步主机接收到数据，但不能判定数据同步 E21E21陀螺陀螺T1T1故障，与非门输入故障，与非门输入1 1为低为低 E4E4IEEE488IEEE488接口板工作正常，但接收不到数据接口板工作正常，但接收不到数据 E22E22陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号失真信号失真 E5E5IEEE488IEEE488接口板工作不正常接口板工作不正常 E23E23陀螺陀螺T2T2的的1021025Hz5Hz信号检测通道故障信号检测通道故障 E6E6A/DA/D转换故障

60、转换故障 E24E24陀螺陀螺T2T2通道检测输入信号异常通道检测输入信号异常 E7E7单片机系统不工作单片机系统不工作 E25E25陀螺陀螺T2T2输出信号异常输出信号异常 E8E8IEEE488IEEE488通信接口电路故障通信接口电路故障 E26E26陀螺陀螺T2T2的信号处理模块故障的信号处理模块故障 E9E9无无+5V+5V电源电源 E27E27无激磁信号无激磁信号 E10E10A/DA/D转换芯片损坏转换芯片损坏 E28E28陀螺陀螺T2T2工作状态异常工作状态异常 E11E11单片机系统故障单片机系统故障 E29E29陀螺陀螺T2T2电机不工作电机不工作 E12E12803180