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內容簡介: |
本书以装备开展测试性工作的实际工程需求为牵引,以测试性设计分析验证中所设计的关键技术为线索,系统阐述了测试性建模技术、测试性分配技术、测试(点)优选方法、诊断策略优化技术、测试性预计方法、测试性验证技术,并通过实例对相应的理论、方法、技术和模型进行了应用验证分析,同时简要介绍了装备开展测试性工作的工程框架,包含测试性设计分析与验证。本书可作为测试性相关专业大专、本科和研究生的学习参考,也可作为装备测试性维修性等领域的科研人员与工程技术人员的学习参考。
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關於作者: |
王红霞,海军工程大学,博士。主要研究方向为故障诊断与虚拟仪器技术和系统可测性设计与分析。从事测试性研究13年,发表学术论文30余篇,1篇被SCI收录,12篇被EI或ISTP收录。参编电子工业出版社出版的《电子技术基础》教材。
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目錄:
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第1章概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1
11 测试性的概念、目标及其影响!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1
111 测试性概念!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1
112 测试性的影响!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 2
12 测试性的发展过程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 4
121 测试性技术发展阶段!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 4
122 测试性标准!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 4
13 测试性工程及关键技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 6
14 常用测试性术语及参数!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 9
141 常用测试性术语!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 9
142 参数!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 14
第2章测试性建模技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 16
21 系统划分!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 16
211 基于模糊有向图的系统划分!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 16
212 基于模糊聚类的系统划分!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 21
22 故障模式分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 25
221 故障模式分析法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 25
222 测试性与故障模式分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 26
23 相关矩阵!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 28
231 相关矩阵概念!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 28
232 相关矩阵生成方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 29
233 相关矩阵的化简!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 34
24 测试性模型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 35
241 信息流模型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 35
242 多信号模型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 36
243 混合诊断模型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 40
25 测试性建模方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 46
第3章测试性分配技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 47
31 概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 47
311 测试性分配的输入/输出!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 47
312 分配原则与要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 48
313 数学模型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
32 经典测试性分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
321 故障率分配法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
322 加权分配法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 50
323 综合加权分配法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 52
33 基于层次分析的测试性分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 53
331 AHP方法基本理论!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 53
332 基于AHP方法的测试性分配!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 54
333 示例分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 55
34 基于线性插值的测试性分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 57
341 基于线性插值的测试性分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 57
342 基于二次线性插值的测试性分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!! 58
第4章测试(点)选择!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 61
41 概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 61
411 测试选择问题!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 61
412 测试参数的描述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 62
42 测试可靠情况下的测试优选方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 63
421 基于布尔逻辑的测试优选!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 63
422 基于启发式搜索策略的测试优选!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 64
423 基于粘贴模型的测试优选!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 67
43 测试点优选方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 70
431 基于二元分裂法的测试点优选!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 70
432 基于信息论的测试点优选!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 72
433 基于分割相关矩阵的测试点优选!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 75
434 测试点优选方法比较!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 76
435 测试点选取原则!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 76
第5章诊断策略构建与优化技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 77
51 概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 77
52 面向单故障的诊断策略构建技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 78
521 DP算法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 78
522 基于AO算法的诊断策略构建问题!!!!!!!!!!!!!!!!!! 79
523 基于广义AO算法的诊断策略问题!!!!!!!!!!!!!!!!!! 86
524 基于搜索算法的诊断策略优化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 90
53 诊断策略优化方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 95
531 诊断策略优化提出!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 95
532 诊断策略优化方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 96
533 诊断策略优化的理论证明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 96
54 面向多故障的诊断策略构建技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 103
541 求解极小碰集的方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 104
542 求解掩盖故障的方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 108
543 基于SURE的诊断策略构建问题!!!!!!!!!!!!!!!!!! 110
544 扩展的单故障诊断策略构建问题!!!!!!!!!!!!!!!!!! 114
545 改进的多故障诊断策略构建问题!!!!!!!!!!!!!!!!!! 115
第6章测试性预计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 119
61 概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 119
62 工程预计法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 120
63 其他参数的预计问题!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 126
第7章测试性设计与分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 128
71 测试性要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 129
72 诊断方案!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 130
721 诊断方案的组成因素!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 131
722 诊断方案的制订程序!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 133
723 诊断方案权衡!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 134
73 固有测试性设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 137
731 复杂装备的合理划分!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 138
732 功能与结构设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 139
733 初始化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 140
734 测试控制(可控性)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 141
735 观测性设计准则及元器件选择!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 143
74 测试性设计准则!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 144
741 测试性设计准则的内容!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 144
742 测试性设计准则条款示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 145
75 BIT设计内容!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 157
751 BIT工作模式设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 157
752 BIT布局形式!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 158
753 BIT软、硬件设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 159
754 BIT设计技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 160
755 BIT设计准则!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 166
76 防虚警设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 168
761 确定合理的测试容差!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 169
762 确定合理的故障指示、报警条件!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 171
763 提高BIT工作的可靠性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 171
764 智能BIT !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 172
77 外部诊断设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 175
771 测试点设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 175
772 诊断逻辑与测试程序设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 178
773 兼容性设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 182
78 测试性分析(核查)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 184
781 测试性设计准则符合性检查!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 184
782 兼容性评价!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 187
783 装备测试性分析的实施!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 191
第8章测试性验证技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 195
81 测试性验证试验方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 195
811 以二项分布为基础的验证方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 195
812 以正态分布为基础的验证方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 203
82 故障样本量的确定方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 204
83 故障样本分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 205
831 按比例分层抽样分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 205
832 按比例简单随机抽样分配法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 206
833 基于故障模式的样本分配法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 206
834 基于危害度相对比值的样本分配方法!!!!!!!!!!!!!!!!! 209
835 基于多因子综合的样本分配法!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 211
836 故障样本分配方法优缺点比较!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 212
84 故障样本选取方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 212
841 基于多信号模型的故障样本选取算法!!!!!!!!!!!!!!!!! 213
842 基于模糊聚类法的故障样本选取算法!!!!!!!!!!!!!!!!! 215
843 基于影响度的故障样本选取算法!!!!!!!!!!!!!!!!!! 217
85 故障模拟与注入!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 223
86 测试性参数估计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 225
861 点估计!!!!!!!!!!!!!!!
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內容試閱:
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在集成性、综合型和智能化装备快速发展的今天,装备的性能在日益提高,但同时使装备的研制风险增大、研制周期增长、研制费用增高,这对装备的使用与维修保障提出了更高的要求。经过大量的研究和实践,人们逐渐认识到装备测试性的重要作用:要想在不增加装备使用和保障费用的前提下,解决高性能装备测试信息获取难、检测和隔离故障时间长、虚警率高等问题,就应将管理故障的时机从使用阶段提前到设计阶段,也就是在装备研制初期便针对装备的测试、诊断和维修保障进行综合设计,即测试性设计。
测试性是装备的一种系统属性,是指装备能及时准确地确定其状态(可工作、不可工作或性能降低),并隔离其内部故障的特性。测试性是构成装备质量特性的重要组成部分,具有与安全性、可靠性、维修性和保障性同等重要的地位。良好的测试性是设计出来的,管理出来的。具有良好测试性的装备可以快速准确地检测和隔离故障,进而减少维修时间,从而提高装备性能,减少维修保障资源,降低寿命周期费用,确保战备完好性和任务成功性。1985年,测试性已经成为一门与可靠性、维修性并列的独立学科。由于装备保障能力需求的牵引,装备综合诊断、预测与健康管理工程的实施,极大地推动了测试性技术的发展。近年来,测试性技术在国内外取得了大量的研究成果,如学术论文、标准(规范和手册)、软件、著作等,而测试性技术的发展进一步推动了型号装备测试性工程的实施。
本书是作者多年科研与学术成果的总结,并吸收国内外测试性研究成果,参考有关标准、文献、研究报告和图书编写而成,是一部集理论与实践于一体的专业著作:一是按照装备测试性工作中设计分析验证过程组织全书内容,具有很强的系统性;二是紧紧围绕测试性设计分析、验证所涉及的各项关键技术,从设计和使用需求的角度展开研究,给出具体的实现方法和步骤,具有很强的理论性;三是以某装备的实际综合诊断工程为背景,针对装备综合诊断需求,对相关方法和模型进行实例分析,具有很强的实践性。
全书共分9章:第1章概述,从测试性的概念和影响出发,重点介绍了测试性工程包含的内容及测试性工作中用到的关键技术。第2章测试性建模技术,从工程实践出发,重点介绍了测试性建模过程中用到的关键技术,包括系统划分、故障模式分析与测试性模型等。第3章测试性分配技术,介绍了测试性分配的经典方法、基于层次分析法和基于二次线性插值的方法。第4章测试(点)选择,包括测试优选方法和测试点优选方法。第5章诊断策略构建与优化技术,包括单故障、多故障的诊断策略构建技术和优化技术,重点介绍了基于AO算法的诊断策略构建、优化和改进算法。第6章测试性预计,介绍了测试性预计的工程方法。第7章测试性设计与分析,简单介绍了装备测试性的工作流程。第8章测试性验证技术,重点介绍了验证方法、故障样本选取和分配、参数预计等。第9章装备测试性验证,简单介绍了装备测试性验证的工作框架、工作内容和要求,并给出了验证流程示例。
本书由王红霞、叶晓慧、陈冰、陈亚男编著。本书在成稿过程中得到了曹水教授、张志华教授、尹明博士等的指导和帮助,作者对他们的辛勤付出表示衷心的感谢。本书引用了国内外专家学者的研究成果,编者对列入或未列入参考文献的专家学者在该领域所作出的贡献和无私的奉献表示崇高的敬意,对能引用他们的成果感到十分荣幸并表示由衷的谢意。本书研究内容涉及的课题得到了军队相关部门的支持,在此深表谢意。同时感谢电子工业出版社的编辑。
限于编者的水平,不妥与错误在所难免,敬请广大读者批评指正。
编著者
2018年4月
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