王芳 帕孜来·马合木提 张宝伟

摘 要： 基于键合图的解析冗余关系（ARRs）故障诊断法是根据诊断键合图模型的因果关系路径构建系统的ARRs和系统故障特征矩阵（FSM），并利用系统实际观测特征与故障特征的比较进行系统的故障检测和隔离，但FSM只能反映出单故障的可检测性和可隔离性。针对该方法的局限性，提出采用符号有向图和键合图相结合的方法，搭建符号键合图模型，对系统进行多故障诊断。最后以三容水箱为例，以20?sim为实验平台建立仿真模型，验证了基于符号键合图模型在多故障诊断方面的可行性和有效性。

关键词： 键合图； 符号有向图； 多故障诊断； 解析冗余关系； 故障特征矩阵； 一致性分析

中图分类号： TN911.73?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）16?0140?04

Abstract： In the fault diagnosis method based on the analytical redundancy relationships （ARRs） of bond graphs， the ARRs and fault feature matrix （FSM） of the system are constructed according to the causal relationship path of the diagnosis bond graph model， and the comparison between the actual observational feature and fault feature of the system is used for fault detection and isolation of the system. However， only the detectability and isolability of a single fault can be reflected in FSM. Aiming at the deficiency of the method， a method of combining the signed directed graph （SDG） and bond graph is proposed to establish the signed bond graph model and perform multiple fault diagnosis of the system. Taking the three?tank water tank as an example， the simulation model is established with 20?sim as the experimental platform， and the feasibility and effectiveness of the signed bond graph model in multiple fault diagnosis are verified.

Keywords： bond graph； signed directed graph； multiple fault diagnosis； analytical redundancy relationship； fault feature matrix； consistency analysis

0 引 言

随着科学技术的日益发展，现代工业系统的规模和复杂程度都在逐步提高。由于技术和结构的复杂化，不确定性因素及信息充斥其间，系统的故障概率大幅提高，通常某些故障的发生也会诱发其他故障，从而表现为多故障并发。由于各故障间相互影响，相互干扰，给故障诊断带来了难题。因此，为了保证系统能正常运行，必须采取一套有效的故障诊断法，对系统进行实时观测，并能及时、有效地检测和隔离出单故障与多故障。

目前提出的基于键合图的故障诊断法中[1?4]，大多数是利用诊断键合图模型的因果关系路径构建系统的ARRs和系统FSM，并結合系统实际观测特征与故障特征的比较进行系统的故障检测和隔离[5]。……