测试性建模及优化设计仿真

实验测试性建模及优化设计仿真实验一、实验目的.了解测试性模型定义和结构；.掌握测试性建模的一般方法；.掌握使用TEAMS软件进行测试性建模。二、实验设备.台式计算机一台。.安装有TEAMS软件。.安装有Matlab软件。三、实验内容.结合油量测量系统的结构图，建立油量测量系统的测试性相关矩阵。.使用TEAMS软件建立油量测量系统的测试性相关矩阵，并计算出测试性模型的诊断方案，并画出故障诊断树。.在建立模型的基础上编写信息熵算法的Matlab程序，计算出测试序列，并画出故障诊断树，并与TEAMS软件得出的结果进行比较。四、实验原理1.测试性模型的定义根据被测系统的功能框图和信号流向关系将系统划分成多个模块，画出模块间的信号流向图。每个模块代表一个需要测试的功能点，在模块间的信号流向通道上可添加测试点。假定被测对象每个功能点有故障和正常两种状态，在同一时间最多只有一个功能点发生故障。假设被测对象共有m个功能点和n个测试点，分别用F=[F0F1...Fm]和T=[T0T1.Tn]表示各个功能点的状态集合和测试点集合，其中F0表示整个系统的状态。每个测试点的代价可能是不全相同的，可以用矢量C=[C0C1...Cn]T表示各个测试点的代价。系统各个功能点的故障率则用矢量P=[P0P1…PJ表示。其中P0表示系统正常的概率。这样，就可以建立测试点和功能点间的相关矩阵模型，如下表所示：表1相关矩阵模型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个测试点与第”个功能点状态F.的相关性，即当T能测试F.时，dj为1，否则为0。在建立相关性矩阵模型后，需对其进行简化。如有相同列，则说明两个测试点的测试效果是一样的，只需选用其中一个测试费用较少的测试点，并在模型中删除另一测试点所在的列。如果有相同行，则说明这两行的故障状态是无法区分的，应将这两种故障状态合并，在模型中用一种新故障状态替换这两种相同的故障状态，相关性取值不变，故障率为原来两种故障率之和。测试点优化的目的是要使所有测试过程的期望代价最小，即：minJ=£]更C>P(F) (1)｛叱i=0〔j=iP[j]Ji其中，Pi表示用于隔离故障状态F.的测试序列，IPil表示测试序列Pi的容量。2.油量测量系统BUC-44A结构和功能分析油量测量系统BUC-44A主要由传感器、指示器、电气盒、油量指示转换开关和警告信号装置等组成，其信号交联关系图如图1所示。图1电容式油量表系统信号交联关系图传感器包括电容式液面高度传感器和液面触点传感器。其中，电容式液面高度传感器将油箱油量的变化转换为电容的变化，用于测量剩余油量，液面触点传感器则在油箱液面变化到指定高度时，输出电压信号，用于发送剩油等警告信息。指示器主要由交流测量电桥、随动电机、转换机构、指示机构等部分组成。交流测量电桥由桥臂变压器、固定电容、平衡电位计等组成，用于测量电容，并转换为电压信号，另外它还将115伏交流电转为27伏直流电，并提供给电气盒中的放大器使用。随动电机经过减速器带动指示器的指针和平衡电位计移动。转换机构用来转换测量总油量、主油量和副油量。指示机构由指针、刻度盘等组成，用于指示油量。电气盒由信号放大器和副油箱模拟控制机构两部分组成。信号放大器将交流测量电桥输出的电压信号进行放大。副油箱模拟控制机构用于在飞机抛掉某一副油箱时（连同传感器抛掉），为了防止因无传感器而造成副油箱油量零刻度指示失调，将模拟副油箱的电容接入电路，保证副油箱测量系统指示零位。油量指示转换开关用来控制油量测量系统的三种工作状态，这三种状态分别为“主”、“总”、“副”状态，指示器在这三种状态中分别显示主油量、总油量和副油量。

警告信号装置主要包括剩油警告装置，主油箱满油警告装置和副油箱的满油及500升满油信号装置。五、实验步骤.分析飞机油量测量系统各个功能单元之间的信号交联和它们可能发生的故障，添加测试点。根据对油量测量系统BUC-44A的结构和功能分析，可以划分出系统的故障单元和测点，如图2所示。指示器指示机油量传感器组A(sJ油量传感器组B(s2)副油箱油量传感器组(s3)副油箱模拟斤"控制机构(s6)rrTP放大器(s指示器指示机油量传感器组A(sJ油量传感器组B(s2)副油箱油量传感器组(s3)副油箱模拟斤"控制机构(s6)rrTP放大器(s9)直流27V—油量指示转换开关(s4)交流电气盒，副油箱挂

架微动开

关⑸)剩油警告液面传感器⑸,)满油警告液而传感器区4)__副油箱满油液而传感器(sj副油箱500升满油液面传感器(s,J18'剩油警告信号灯 一一、13^3满油警告信号灯(sQ副油箱满油信号灯⑹)副油箱500升满油信号灯(sj警告信号装置17图2油量测量系统的结构和测点分布图.用TEAMS软件画出飞机油量测量系统结构，并将测试点添加进去，如图3所示。图3油量测量系统的TEAMS建模3.用TEAMS软件进行分析计算，得出故障