PDF《液体火箭发动机故障诊断的命题逻辑方法》

112 系统特征的命题逻辑描述 系统特征的命题逻辑描述是指将系统变量之间的因果关系等用逻辑公式的形式来表示.如对于系 统中包含的如下因果关系: a Cb ] s, c ] s 表示征兆 a, b 的同时出现或 c 的出现将导致征兆 s 的出现. 将其用逻辑公式的形式表示有: a Cb ys, c ys ( 2) 利用 ( 3) 式中的逻辑运算规则, ( 2) 式可转化为 ( 4) 式的子句形式. a yb= b D a, ( aCb) D c= ( aD c) C( b D c) , a \b= ( b D a) C( a D b) ( 3) ( aCb) D cys= ( s D a D b) C( s D c) = {( s D aD b) , ( s D c) } ( 4)

2 基于命题逻辑描述的系统诊断 基于命题逻辑描述的故障诊断方法, 其基本思想是通过检测系统的实际行为 ( 观测输出) 与模型 的预测输出是否一致来判断系统是否出现故障, 设O0 为系统的观测变量集合, R 为系统的定性模型, F0 为系统故障的一个子集, 则诊断问题可描述为如下的二元组: <

O0, R>

, 且F0 为诊断问题<

O0, R>

的解 Z F0 G O0 G R 是一致的 Z Pfi I F0, 都能对 O0 作出解释 因此, 根据上述原理, 基于命题逻辑的故障诊断方法为: ( 1) 根据归结原理, 将R 转化为子句集 S= {Si, i= 1, ,,

n}, 从子句集S 中任意选出子句 Si, 并与 O0 组成新的子句集SSi= O0 G Si {i= 1, ,,

n} , 然后从 SSi 中寻找含有互补文字的子句对, 按推理规则推 出这一对子句的归结子句放入 SSi , 如此反复, 而系统诊断问题的解即为直至最后得到只包含故障文 字的归结子句.该方法需对 SSi {i= 1, ,,

n} 共n个子句集进行归结. ( 2) 根据归结原理的完备性: 子句集 S 是不可满足的, 当且仅当存在从 S 到空子句的归结演绎. 基于此, 将R 转化为子句集 S= {Si, i= 1, ,,

n}, 从子句集S 中任意选出子句 Si, 并与 O0 组成新的子句 集SSi= O0 G Si{i= 1, ,,

n}, 则原诊断问题可描述为: 对于系统的某个故障模式 fi, fi 为诊断问题的解 Z 子句集<

SSi, fi >

可归结为空子句. 设系统有 m 个故障模式, 则该方法需对 n @ m 个子句集进行归结证明. ( 3) 根据假言推理规则, 有: 如果公式 p y q 的真值为True, 且p的真值为True, 则q的真值为True. 将R 转化为 p yq 形式的公式集 R= {Ri, i= 1, ,,

n}, 从子句集R 中任意选出公式Ri, 判断公式Ri 在O0 条件下的真值, 若为 True, 则为原诊断问题的解.该方法需对n 个公式进行判断.

3 诊断实例 对于某大型液体火箭发动机, 将用 SDG 方法[ 4, 5] 进行分析化简后得到的产生式规则转化为逻辑公 式的形式表示有: R= {Pocl CmOl Cmfh Cnh CPf l h yMode1;

mf l C Pf l l CmOh Cnh CPoch yMode2;

mOl CPf l l CPocl Cmf h C nh yMode3;

mOl CPf l l Cmf l Cnh CPocl yMode4;

mf l CPf ll Cnl CmOl CPocl yMode5;

( mOl CPf l l Cmf h Cnh C Poch) D ( mfl CPf l l Cnl CmOl) yMode6;

( mOh CPf l h Cmfh Cnh) D ( mf l CPf l lCnl CmOh CPocl) yMode7} 其中各参数的含义为: Poch 为燃烧室氧喷前压力高于正常值, Pocl 为燃烧室氧喷前压力低于正常

2 国防科技大学学报2002 年第

1 期值, mOh 为发动机氧化剂流量高于正常值, mOl 为发动机氧化剂流量低于正常值, mfh 为发动机燃烧 剂流量高于正常值, mf l 为发动机燃烧剂流量低于正常值, Pf l h 为燃料主导管分支处压力高于正常值, Pf l l 为燃料主导管分支处压力低于正常值, nh 为涡轮泵转速高于正常值, nl 为涡轮泵转速低于正常 值, Mode1 为氧化主活门故障, Mode2 为燃料主活门故障, Mode3 为两活门同时故障, Mode4 为燃气 发生器氧化剂管路过滤网阻塞, Mode5 为燃气发生器入口处泄漏, Mode