淺析電子專用測試設備故障診斷中容錯控制系統

孫圣保

摘 要：結合當前的電子專用測試設備故障診斷系統的情況，在分析了電子專用測試設備故障系統的基本結構的基礎上，提出了有效的系統改進措施，提出了故障容錯控制系統的實現方案，并結合實驗內容來驗證改進故障容錯控制系統的有效性，希望對于今后提升電子專用測試設備故障診斷水平有所幫助。

關鍵詞：電子設備；故障診斷；容錯控制；診斷方法

當前，隨著信息技術的快速發展，在電子專用測試設備故障診斷系統方面獲得很大的發展，大都是通過項目的要求來設計測試設備故障控制單元，實現預期的故障診斷目的。其中，如果僅僅對于單個測試元件系數進行增加，則也不能有效實現系統可靠性的提升，還會使得相應的成本得到增加。在這樣的情況下，針對某個故障位置的診斷來說，則應該從整體上進行綜合考慮，能夠實現其他元件的經濟合理化配置的要求，結合容錯控制系統的發展要求，實現預期的整個系統的故障診斷效果。一般情況下，在傳統的故障診斷過程中，往往表現出容錯控制力較差、耗費時間較長、故障診斷符合率較低等方面的情況，難以符合專用測試設備的標準要求。結合電子專用測試設備故障診斷的情況，針對容錯控制系統進行具體的設計分析，結合故障診斷的方法，特別重視如何有效來進行設備磨損容錯性質的分析，并結合實際來提出故障時的系統反饋情況，通過必要的冗余方法來進行有效控制測試設備故障診斷容錯問題[1，2]。并最后通過相關的實驗分析，能夠證明改進的故障診斷系統的有效性，確實能實現設備使用壽命的增加，并能保障設備的安全性運行要求。

1 系統基本結構

結合電子專用測試設備故障的情況，從所引起的后果出發，往往都是涉及到如下兩種方式進行診斷處理[1，2]。第一種則是在故障之前，能夠結合具體情況來提出有效的補償措施或者減少故障的影響情況；第二種，在故障之后，結合冗余資源的特點，能實現電子專用測試故障設備的替代，以便實現設備的正常化要求。結合故障診斷過程中的容錯控制系統的結構來看，首先經過控制執行器，然后可以通過參考模型的方式，或者監測對象的方式進行。在借助于參考模型的方式中，則應該進行相應的故障檢測與診斷處理；在進行監測對象的方式中，通過測量裝置來進行故障檢測與診斷處理，這其中都涉及到有效應用故障容錯處理方式，然后返回到控制執行器進行工作。

1.1 測試設備故障檢測與診斷

利用電子專用測試設備故障診斷，有效明確測試故障的存在，結合故障診斷來進一步明確故障程度、故障類型以及發生的位置等信息，并結合項目實際來提供有效的容錯控制的信息。為了進一步保障電子專用測試設備故障的容錯能力，則應該重視故障檢測診斷的實效性、準確性問題，當前大部分則是利用數學模式來有效診斷相應的故障情況。具體來說，則是通過基于Riccati型方程容錯控制的模型來實現冗余控制要求。在此過程中，大都是利用逐步迭代的方式來進行計算，能夠在比較大的范圍內進行最佳值的搜索和思考，然后結合反饋矩陣所獲取的信息內容，能夠符合系統反饋控制條件下的不同測試設備故障模式要求，這樣就能比較好地實現魯棒容錯控制的要求，實現預期的電子專用測試設備故障診斷中容錯控制要求。

1.2 測試設備故障控制與處理

針對診斷設備故障完成后，則應該實現不同故障源以及具體特點的容錯處理。一般情況下，可結合設備性質來選擇應用具有較高耐磨性的材料，其中，對于刀架軌道來說，則是屬于耐磨性較低的材料。在具體的檢測環節，如果出現刀架軌道磨損的問題，則會造成高度參數存在改變。在這樣的情況下，結合位移傳感器發出的指令，能有效實現對于絲桿和絲母的位移量彌補處理，有效實現設備磨損的容錯控制基本結構。

2 故障容錯控制系統的實現

結合故障容錯控制系統的特點，主要是利用綜合冗余措施，這就是結合項目的特點，綜合性的運用不同冗余資源，能有效實現電子專用測試設備的故障自治能力的提升。

借助于冗余資源的優勢，能優化配置系統中的硬件及軟件。硬件冗余的方式中，則是將多樣的部件引入到測試設備關鍵位置中，這樣就能實現備用部件來消除故障位置；結合軟件冗余的特點，則是利用程序增設，或者添加程序能有效進行控制容錯方法的修改。結合具體的同一故障信息源的情況下，則能夠結合相應的不同軟件來進行分析和處理，并能經過表決來對于相應的執行結果來予以決策處理，或者利用相應的容錯指令來進行修改，實現故障補償的要求，并能實現結構重置，這樣就能有效實現設備故障容錯能力的提升[3，4]。

一般來說，硬件冗余量如果越大，就意味著具有越強的系統可靠性，但弊端往往是存在著增加的成本以及體積問題。結合設備修復來說，則應該通過雙模或三模冗余方法，而軟件冗余則是借助于軟件實現。綜合冗余方式能有效保障測試設備容錯能力的提升，同時也消耗了冗余。為了符合設備可靠性的要求下，應保障資源消耗的有效控制，以更好地能夠科學化設計故障診斷容錯控制低資源消耗系統[5]。

3 實驗

3.1 實驗內容

結合上述的分析，這里針對電子專用測試設備故障診斷中容錯控制的有效性問題進行對比分析，通過相關比較傳統系統不考慮容錯控故障和考慮容錯控故障診斷的結果，可以看出，針對傳統系統不考慮容錯控制來說，對于故障1而導致存在傳感器故障，則會實現容錯控制能力超過正常值的情況；故障2的情況下，可知道傳感器存在故障，這時的容錯控制能力小于正常值。通過對比改進的容錯控制系統的實驗效果中，可以看出到，針對故障1的情況下，傳感器存在故障問題，其相應的容錯能力接近于正常值；同理，故障2的情況亦是如此。由此分析可以得到，改進系統則具有明顯的較強的容錯控制力、故障診斷效果好的特點。相比于兩者的設備使用壽命的對比。

從上圖可以看出，針對故障為1的情況下，在傳統系統檢測的過程中，設備壽命大約為兩年，通過針對容錯控制系統的改進，能提升設備使用壽命為五年多；對于故障2來說，傳統檢測設備壽命為三年，而改進后能夠提升設備壽命大約為七年左右。所以，傳統的故障診斷存在著不精準的問題，難以全面整體上來清楚故障問題，會造成降低設備使用壽命的問題，通過對于容錯控制系統的改進，能有效清楚上述問題的問題，進而有效提升設備的使用壽命。

3.2 實驗結論

針對傳統的容錯控制系統中所具有的故障診斷效果差、容錯控制力弱的問題來說，改進的容錯控制系統具有較強的系統性能，能符合實際項目的發展要求，有效地解決了傳統模式中故障診斷不精確的問題，難以有效完全清楚故障問題，造成設備使用壽命有所降低。而利用改進方式的容錯控制系統，通過診斷電子專用測試設備故障，能有效解決上述存在的問題，符合項目的實際需求，從而能全面有效地延長設備的使用壽命，符合實際的工程項目需求。

4 結束語

綜上所述，針對測試設備故障診斷中所涉及到的設備故障診斷容錯控制系統來說，應從項目的實際情況出發，進行優化改進設計，充分利用好容錯技術的優勢來控制故障設備，全方位有效實現設備運行可靠性、安全性得到提升。改進的系統不僅能具備自動檢測的作用，還能具備較強的診斷以及分析處理的能力，特別是能符合石油、航天、航空等領域的應用，并能給企業發展帶來巨大的經濟效益。

參考文獻：

[1] 王秀霞， 冉黎林，郭磊.基于故障診斷技術的電路板測試設備設計[C]. 第九屆全國信號和智能信息處理與應用學術會議，2015.

[2] 方文. 基于大眾1.8T獨立電子點火系統的診斷測試與分析[J]. 小型內燃機與摩托車， 2013年2期.

[3] 任秀麗，張翠華. 實時嵌入式系統總線的容錯技術[J]. 儀器儀表學報， 2005年8期.

[4] 王國靜， 程俊強. 容錯電子系統體系結構述評[J]. 微處理機， 2007年6期.

[5] 紀合忠， 張燕紅. 三相電機故障診斷及容錯控制研究[J]. 山東工業技術， 2019年10期.