盛敏軍

(陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031)

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基于GO-FMEA法的遠(yuǎn)程火箭炮隨動系統(tǒng)故障診斷*

盛敏軍

(陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031)

針對遠(yuǎn)程火箭炮隨動系統(tǒng)故障診斷復(fù)雜和時序性要求高等問題,論文引入GO法分析其可靠性,得到模塊故障概率。根據(jù)模塊故障概率值大小,優(yōu)先利用FMEA法建立故障字典,對模塊故障進(jìn)一步分析,確定檢測順序。兩種方法綜合使用,優(yōu)化了故障分析流程,提高故障診斷效率。

隨動系統(tǒng); 故障診斷; GO法; FMEA法

Class Number TJ393

1 引言

遠(yuǎn)程火箭炮隨動系統(tǒng)是其實(shí)現(xiàn)自動化操瞄的關(guān)鍵部件。其性能直接影響到武器系統(tǒng)的射擊密集度和射擊準(zhǔn)確度。該隨動系統(tǒng)由17個部件組成,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是典型機(jī)、電和液組合的復(fù)雜裝備。快速準(zhǔn)確的故障診斷與維修是保證其有效工作的重要內(nèi)容?，F(xiàn)有故障樹分析法對故障進(jìn)行分析[1],其工作量大,表達(dá)復(fù)雜,GO法是以成功為導(dǎo)向的系統(tǒng)可靠性概率分析技術(shù),適用于多狀態(tài)和有時序系統(tǒng)的可靠性分析[2]。運(yùn)用GO法和FMEA法[3]這兩種方法逐層分析,可優(yōu)化診斷流程,即利用GO法分析系統(tǒng)模塊故障定量值,確定模塊故障可能順序;利用FMEA分析模塊故障原因。

2 隨動系統(tǒng)可靠性

GO法是一種系統(tǒng)可靠性的分析方法,它的分析過程是從輸入事件開始,經(jīng)過一個GO模型的計算確定系統(tǒng)的最終概率。GO法的發(fā)展是基于決策樹理論,它的基本思想是把系統(tǒng)原理圖、流程圖或工程圖直接按一定規(guī)則翻譯成GO圖。GO圖的建立過程是用GO操作符去代替具體的部件;用信號流連接操作符,代表具體的物流。

2.1 電氣伺服系統(tǒng)工作原理

電氣伺服系統(tǒng)接收火控計算機(jī)發(fā)出的方位指令諸元,自動求取諸元與火箭炮方向?qū)嶋H間的誤差、控制規(guī)律計算與D/A轉(zhuǎn)換,經(jīng)過擴(kuò)大機(jī),控制直流電動機(jī)帶動方向機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)火箭炮方向調(diào)炮,原理圖如圖1所示。

圖1 隨動系統(tǒng)工作原理圖

2.2 電氣伺服系統(tǒng)GO圖

從工作原理圖,可以看出隨動系統(tǒng)的信號流是有循環(huán)的,考慮到當(dāng)前操作符不能分析閉環(huán)系統(tǒng),針對此類情況,按照GO法基本原理,建立閉環(huán)系統(tǒng)的操作符,定義為第18類操作符C[4]。模型如圖2所示。

圖2 GO模型圖

該模型的基本狀態(tài)可描述為輸入信號S1正常,操作符C正常時,輸出信號R正常;當(dāng)輸入信號S1和操作符有一個或一個以上故障時,輸出信號R就為故障。由第18類操作符C考慮反饋元件,建立如圖3等效模型,等效操作符Cd工作狀態(tài)描述為操作符C和反饋回路控制器操作符同時為正常時,等效閉環(huán)回路操作符Cd為正常;兩個操作符有一個或一個以上為故障時,等效操作符就為故障,等效后模型同閉環(huán)系統(tǒng)一致。

圖3 等效轉(zhuǎn)換

據(jù)此,根據(jù)系統(tǒng)原理圖,定義其操作符數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 電氣伺服系統(tǒng)操作符數(shù)據(jù)

根據(jù)表1構(gòu)建電氣伺服隨動系統(tǒng)GO圖。

圖4 電氣伺服隨動系統(tǒng)GO圖

2.3 GO運(yùn)算

表2 電氣伺服隨動系統(tǒng)零部件失效率

運(yùn)用模型,帶入相關(guān)數(shù)值,計算輸出信號7狀態(tài)組合失效概率值。排序如表3所示。

表3中序號0代表電氣伺服隨動系統(tǒng)的可靠性,序號1～15代表隨動系統(tǒng)失效由大至小的15種排列狀態(tài),失效率越大的狀態(tài)組合代表出現(xiàn)故障的概率越高,檢測時優(yōu)先進(jìn)行故障檢測,從而得出系統(tǒng)故障時模塊檢測順序[8]。

表3 輸出信號7狀態(tài)組合概率表

3 故障診斷策略

運(yùn)用GO法分析電氣伺服隨動系統(tǒng)故障狀態(tài)組合,并對模塊檢測優(yōu)先級進(jìn)行了排序。采取GO法不能具體到元器件或組件[9],采用故障模式及影響分析(FMEA)分析模塊的故障信息。故障模式及影響分析能分析系統(tǒng)的每一個組成部分可能存在的故障模式及其可能的故障影響和原因[10]。GO法和故障模式及影響分析法的故障診斷策略:

1) 通過GO法找出隨動系統(tǒng)故障發(fā)生模塊狀態(tài)組合,并定量計算出各種組合概率的大小,按照組合狀態(tài)順序進(jìn)行模塊檢測。

2) 根據(jù)模塊檢測順序在FMEA表查找模塊下級零部件故障發(fā)最小割集,精確定位故障部位。

根據(jù)表3排序,當(dāng)電氣伺服隨動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,第一步檢測模塊5的狀態(tài),再檢測模塊2數(shù)字控制器的狀態(tài),由于數(shù)字控制器檢測維修定位到PCB板級,引入表4數(shù)字控制器FMEA分析表,對模塊內(nèi)部進(jìn)一步檢測定位。

表4 數(shù)字控制器FMEA分析表

4 結(jié)語

根據(jù)隨動系統(tǒng)的特點(diǎn),建立其GO圖,運(yùn)用GO法分析隨動系統(tǒng)模塊故障組合概率,對模塊故障檢測進(jìn)行了排序。利用FMEA影響分析表分析模塊故障,為檢測維修人員快速精確定位故障操作提供決策依據(jù)。

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Fault Diagnosis of Follower System of Long-range Multi Launcher Rocket System Based on GO-FMEA Method

SHENG Minjun

(Army Officers Academy, Hefei 230031)

The fault diagnosis process of follower system is complex in a long-range multi launcher rocket. To solve this problem, GO methodology is proposed to analyze the reliability of system to get module failure probability. According to the value of the fault probability, the fault dictionary is established to further analyze the module failure. The process and efficiency of failure analysis are optimized and improved by the comprehensive use of the two methods.

follower system, fault diagnosis, GO method, FMEA method

2014年12月1日,

2015年1月19日

盛敏軍,男,碩士研究生,研究方向:武器裝備虛擬維修。

TJ393

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.031