電子系統(tǒng)測試方案優(yōu)化設(shè)計理論與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電子系統(tǒng)是民用工業(yè)、航空工業(yè)和國防工業(yè)的重要組成部分，隨著現(xiàn)代電子系統(tǒng)集成度和復(fù)雜度的急劇增加，其測試與診斷愈加困難，開展測試性設(shè)計已是當務(wù)之急。測試方案優(yōu)化設(shè)計從電子系統(tǒng)的測試與診斷需求出發(fā)，考慮測試位置、測試內(nèi)容、測試手段等問題，提出“何處測”、“測什么”、“用什么測”的總體規(guī)劃，是測試性設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，對提高故障診斷效率和準確性、降低測試成本、推動測試性設(shè)計技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。鑒于電子系統(tǒng)的重要地位以及當前測試性設(shè)計領(lǐng)域

2、缺乏高效、準確的測試方案優(yōu)化設(shè)計方法，本文以電子系統(tǒng)為研究對象，對其測試方案優(yōu)化設(shè)計中的模擬電路測點選擇、復(fù)雜電子系統(tǒng)測試選擇以及測試性指標的驗證方案優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)開展研究。論文的主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　1．研究了模擬故障字典法的測點選擇方法。對現(xiàn)有測點選擇方法進行了系統(tǒng)的總結(jié)，將其分為智能優(yōu)化算法和貪婪算法兩類；在此基礎(chǔ)上提出如下三種測點選擇方法：
　　（1）針對現(xiàn)有基于智能優(yōu)化算法的測點選擇方法存在搜索效率和求解精

3、度低的問題，提出一種基于量子進化算法的測點選擇方法。該方法利用包含法產(chǎn)生的近似最優(yōu)測點集初始化量子個體，并根據(jù)測點選擇問題的特點設(shè)計了一種單調(diào)的適應(yīng)度函數(shù)和提出了一種動態(tài)調(diào)整旋轉(zhuǎn)角幅度的策略，確保算法的快速收斂和全局最優(yōu)性。驗證結(jié)果表明，與已有的智能優(yōu)化方法相比，該方法能更快的搜索到最優(yōu)測點集。
　　（2）針對現(xiàn)有貪婪測點選擇方法難以搜索到最優(yōu)測點集的問題，提出一種基于貪婪隨機自適應(yīng)搜索算法的測點選擇方法。該方法對應(yīng)一個啟發(fā)式隨機

4、迭代過程，每次迭代先利用包含法生成一個可行的測點集，再利用排除法剔除可行測點集中的冗余測點，并在兩個階段分別引入隨機策略：隨機選擇測點評估標準和隨機順序剔除冗余測點，有效地克服了貪婪算法的近視性和確定性。驗證結(jié)果表明，相比其它方法，該方法的收斂速度更快，求解精度更高，尤其適合于存在多個最優(yōu)測點集的電路。
　?。?）針對上述測點選擇方法只適用于故障特征為電壓和僅以測點數(shù)目來衡量測點集優(yōu)劣而忽略了故障診斷性能的問題，提出一種基于層次聚

5、類和多頻分析的測點選擇方法。該方法利用層次聚類的方法劃分模糊組，并將測點選擇過程分為兩個階段：第一階段利用改進的熵指數(shù)優(yōu)化算法為每個測試節(jié)點選擇一組最優(yōu)的測試頻率，第二階段綜合所有測試節(jié)點的測點選擇結(jié)果再次利用改進的熵指數(shù)優(yōu)化算法為被測電路選擇最優(yōu)測點集。驗證結(jié)果表明，該方法選擇的測點集不僅測點數(shù)目最少，其故障診斷準確性和故障隔離率較現(xiàn)有方法大大提高，并且該方法還可解決一些新型故障模型的測點選擇問題。
　　2.研究了基于多信號流圖

6、模型的復(fù)雜電子系統(tǒng)的測試選擇方法。對多信號流圖模型的基本理論及建模過程進行了簡要介紹；在此基礎(chǔ)上分兩種情形考慮系統(tǒng)級的測試選擇：
　?。?）針對測試可靠情形下的測試選擇問題，基于故障-測試相關(guān)性矩陣建立了以測試代價最小為優(yōu)化目標的測試選擇模型；在此基礎(chǔ)上提出一種改進的量子進化算法對模型求解。驗證結(jié)果表明，該算法在求解精度和收斂速度方面都取得了較理想的效果。
　　（2）針對測試不可靠情形下的測試選擇問題，分析了測試發(fā)生漏檢和虛

7、警的機理；在此基礎(chǔ)上，建立了同時兼顧測試代價和故障檢測可靠性的單目標優(yōu)化模型，并利用上述改進量子進化算法對模型求解，同時對算法進行了改進。驗證結(jié)果表明，改進算法的求解性能優(yōu)于原算法，模型實現(xiàn)了測試代價和故障檢測可靠性兩者的權(quán)衡。
　　3.研究了測試性指標的驗證方案優(yōu)化
　　針對經(jīng)典的驗證方案需要大容量故障樣本而工程上難以實現(xiàn)的問題，以故障檢測率的驗證為例，提出一種制定故障檢測率驗證方案的貝葉斯方法。該方法利用研制階段的試驗數(shù)