一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法技术

一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法，涉及测试与故障诊断技术领域，针对现有技术中诊断策略算法优化时间开销大、执行效率的问题，步骤一：获取测试集合T，并将测试集合T中的测试t

【技术实现步骤摘要】
一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法
本专利技术涉及测试与故障诊断
，具体为一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法。
技术介绍
诊断策略优化是指通过合理地优化测试的序列，实现用最低的测试代价，例如测试点测试代价、可靠性代价、测试效益等代价，或其他因素尽可能地将所有故障检测与隔离的技术。诊断策略优化技术是测试性分析中关键的一部分，它有助于帮助复杂装备的设计人员优化系统的测试方案与测试点的分布，从而在减少测试代价的基础上，提高系统的故障检测率与故障隔离率。目前，国内外多个领域，例如航空航天、军事、电子等都已应用了诊断策略优化技术。目前常用的诊断策略优化方法有贪婪算法、AO*搜索算法等方法，这两种方法都是基于启发式搜索算法改进得到的。传统的贪婪算法是利用故障权值函数或信息熵作为启发函数，但是这种算法容易陷入局部收敛，得到的序列通常只是局部范围内的最优解，不能保证得到全局最优解。后来，研究人员提出了一种动态搜索算法，这种算法虽然能够获得最优诊断序列，但计算过程复杂，时间开销大，不适合大规模复杂系统应用。因此，对其进行了改进后又提出了AO*搜索算法，但这种算法的计算量仍然十分庞大。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术中诊断策略算法优化时间开销大、执行效率的问题，提出一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法。本专利技术为了解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法，包括以下步骤：步骤一：获取测试集合T，并将测试集合T中的测试ti作为首个测试，利用基准方法得出测试序列；步骤二：判断i是否小于测试总数，若小于则令i＝i+1，并执行步骤一，若不小于，则执行步骤三；步骤三：分别计算每个测试序列的总期望费用；步骤四：选出总期望费用中最小值对应的测试Tk，并将测试Tk从测试集中移除，得到新的待隔离故障集合；步骤五：判断新的待隔离故障集合中是否不存在未隔离的故障或测试集合中测试数为零，若否则执行步骤二，若是则结束。进一步的，所述步骤一的具体步骤为：步骤一一：获取当前待隔离的故障集合F{f1,f2…fm}及测试集合T{t1,t2…tn}，根据F{f1,f2…fm}和T{t1,t2…tn}得到相关矩阵FT，然后分别计算各测试的故障隔离权值函数WFIj，选出故障隔离权值函数WFIj中的最大值对应的测试ti作为首选测试；步骤一二：利用ti将FT分解成两个子矩阵FT10和FT11，其中FT10包括ti列中所有值为0的行，FT11包括ti列中所有值为1的行；步骤一三：如果ti通过故障测试，则执行步骤一一选出故障隔离权值函数WFIj中第二大的测试ti2，则将FT10作为步骤一二中的FT重复步骤一二；若ti未通过，则将FT11作为步骤一一中的FT，重复执行步骤一一和步骤一二，直到所有故障均被隔离或测试用尽，得出测试序列。进一步的，所述故障隔离权值函数WFIj表示为：其中，cj表示测试tj的费用，λi表示第i个故障模式的故障率，ftij为相关矩阵FT第i行第j列的元素，m为故障子集f，即表示测试通过时隔离故障的个数。进一步的，所述每个测试序列的总期望费用表示为：其中mi0为故障子集fi0，即表示测试通过时隔离故障的个数；N为用于隔离故障fi的测试序列长度；p(fi,tE)为故障子集在终端节点tE下的条件概率。进一步的，所述基准方法为权值函数算法。本专利技术的有益效果是：本专利技术与目前的故障诊断序列优化算法相比，本专利技术中的方法是基于传统贪婪算法与RollOut策略而提出的一种新型算法，相比AO*搜索算法提高了执行效率，时间开销不大，能够应用于大规模的复杂系统，适用范围更加广泛，并且通过回溯过程优化了计算过程，解的质量更高，诊断策略更加接近最优解。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为RollOut算法诊断树示意图一；图3为RollOut算法诊断树示意图二。具体实施方式具体实施方式一：参照图具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法。基于权值函数的基准策略步骤为：(1)设相关矩阵FT包含的的故障模式集合为F{f1,f2…fm}，测试集合为T{t1,t2…tn}，用公式4-3分别计算各测试的故障隔离权值函数WFIj，选出最大值对应的测试ti作为首选测试。其中，cj表示测试tj的费用，λi表示第i个故障模式的故障率，ftij为相关矩阵FT第i行第j列的元素。(2)用ti将FT分解成两个子矩阵FT10和FT11，其中FT10包括ti列中所有值为0的行，FT11包括ti列中所有值为1的行。(3)如果ti通过，则用步骤(1)选出第二个测试，并用该测试对FT10重复步骤(2)；若ti未通过，则对FT11重复上述步骤，直到所有故障均被隔离，或测试用尽。基于RollOut算法的诊断策略优化步骤为：(1)设相关矩阵FT包含的的故障模式集合为F{f1,f2…fm}，测试集合为T{t1,t2…tn}，分别采用测试集中的测试ti(1≤i≤n)将FT分解成两个子矩阵FT10和FT11，从而将故障模式集合也划分成两个子集。(2)采用基于权值函数的基准策略得到各子集的优化测试序列，按照公式4-4计算每个测试序列的期望测试费用。其中mi0为故障子集fi0，即表示测试通过时隔离故障的个数；N为用于隔离故障fi的测试序列长度；p(fi,tE)为故障子集在终端节点tE下的条件概率。测试不通过时的期望测试费用J(fi1)计算方法同理。(3)计算测试ti的期望测试费用，即Jti＝cq+J(fi1)p(fi1)+J(fi0)p(fi0)(4)比较各测试的期望测试费用，选择费用最低的测试tk将相关矩阵进行分解，并将tk从测试集合中删除，重复上述步骤，直到所有故障均被隔离，或测试用尽。实施例：以航空装备系统、机电装备系统或装备电子系统领域任一系统为例详细说明使用RollOut算法的故障隔离过程。该系统的相关矩阵、故障率及测试费用表如表1所示，每个故障模式发生的概率如表2所示，各测试的故障隔离权值函数表如表3所示。当采用测试t1作为首个测试时，故障模式集合根据测试通过与不通过可分为两个模糊组{f6}和{f1,f2,f3,f4,f5,f7}，{f6}概率为0.037，{f1,f2,f3,f4,f5,f7}概率为0.963。表1系统相关矩阵、故障率及测试费用表表2系统故障模式概率表3故障隔离权值表对模糊组{f1,f2,f3,f4,f5,f7}使用权值函数方法建立故障树，如图2所示。自底至顶计算，得到模糊组{f1,f2,f3,f4,f5,f7}的测试序列的期望测试费用为：J{f1,f2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一：获取测试集合T，并将测试集合T中的测试t

【技术特征摘要】
1.一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：获取测试集合T，并将测试集合T中的测试ti作为首个测试，利用基准方法得出测试序列；
步骤二：判断i是否小于测试总数，若小于则令i＝i+1，并执行步骤一，若不小于，则执行步骤三；
步骤三：分别计算每个测试序列的总期望费用；
步骤四：选出总期望费用中最小值对应的测试Tk，并将测试Tk从测试集中移除，得到新的待隔离故障集合；
步骤五：判断新的待隔离故障集合中是否不存在未隔离的故障或测试集合中测试数为零，若否则执行步骤二，若是则结束。


2.根据权利要求1所述的一种基于RollOut算法的故障诊断策略优化方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤为：
步骤一一：获取当前待隔离的故障集合F{f1,f2…fm}及测试集合T{t1,t2…tn}，根据F{f1,f2…fm}和T{t1,t2…tn}得到相关矩阵FT，然后分别计算各测试的故障隔离权值函数WFIj，选出故障隔离权值函数WFIj中的最大值对应的测试ti作为首选测试；
步骤一二：利用ti将FT分解成两个子矩阵FT10和FT11，其中FT10包括ti列中所有值为0的行，FT11包括ti列中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，杨春玲，潘国庆，郑永丰，厚泽，刘雪纯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23