基于FMECA和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的某型雷達可靠性分析

2010-02-20 07:42:50楊宜林王德功

裝備制造技術(shù) 2010年6期

楊宜林，王德功，常碩

（空軍航空大學電子工程系，吉林長春130022）

電子戰(zhàn)中的重要設(shè)備——雷達，在戰(zhàn)爭中發(fā)揮著越來越重要的作用。而雷達設(shè)備的可靠性問題，嚴重地影響了武器裝備的效能，于是進行雷達設(shè)備的可靠性研究，就顯得非常重要。FMECA是可靠性分析的重要工具，但是FMECA分析中，分析對象的嚴酷度類別和故障影響概率，是分析人員根據(jù)經(jīng)驗主觀判定的[1]，如果這兩個的數(shù)據(jù)不正確，將對FMECA分析的結(jié)果產(chǎn)生重大影響。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)，是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機程序系統(tǒng)，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)，不是對人類專家經(jīng)驗的死記硬背，而是通過學習不斷完善自己，因而具有創(chuàng)新能力[2]。

1 雷達系統(tǒng)RBD框圖

可靠性（RBD）框圖，是研究系統(tǒng)可靠性的重要工具，是對復雜產(chǎn)品的一個或一個以上的功能模式，用方框表示其各組成部分的故障或它們的組合，如何導致產(chǎn)品故障的邏輯圖。雷達系統(tǒng)RBD框圖，可以清晰地表明雷達系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的工作情況、相互影響及相互依賴關(guān)系，便于逐層分析故障模式產(chǎn)生的影響。

2 FMECA、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)簡介

2.1 FMECA簡介

故障模式、影響及危害性分析（簡稱FMECA）是研究可靠性的一項重要分析技術(shù)，通過FMECA可以判斷故障模式影響的致命程度。FMECA由故障模式影響分析（FMEA）和危害性分析（CA）兩部分組成[4]。FMEA、CA的主要工作是填寫表格。

CA表格中故障模式危害度Cmj=αjβjλpt，

其中，

αj為故障模式頻數(shù)比；

βj是故障影響概率；

λp為分析對象的故障率；

t為任務(wù)階段的工作時間；

填寫表格時，可以根據(jù)實際情況來調(diào)整和剪裁表格內(nèi)容。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)簡介

專家系統(tǒng)是人工智能的應(yīng)用化階段，是包含知識和推理的智能計算機程序。從一定意義上來說，它已經(jīng)使傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序”的應(yīng)用程序模式變成了“知識+推理=系統(tǒng)”[3]。文中所采用的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的引入，使得常規(guī)的專家系統(tǒng)發(fā)生了根本性的變化，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有信息存儲和統(tǒng)一處理的功能。在圖1的專家系統(tǒng)中，知識的存儲和求解問題的推理過程，都是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分進行的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)不是簡單地對人類專家知識的重現(xiàn)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)得到的結(jié)果具有更高的準確性。

圖1 專家系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

4 實例分析

雷達是由許多電子設(shè)備組成的復雜設(shè)備，對雷達系統(tǒng)進行FMECA分析，必須遵循逐層分析的原則，按照由單元、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的順序進行，這樣通過FMECA分析，我們可以清晰地了解它們之間的關(guān)系。下面我們以某型雷達的顯示觸發(fā)脈沖放大器電路為例進行分析。其電路如圖2，其他部分分析工作與此類同。首先建立顯示觸發(fā)脈沖放大器的RBD方框圖，如圖3所示。