基于邏輯相容性的數字電路故障診斷方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于邏輯相容性的數字電路故障診斷方法及系統，用戶通過數字電路圖形化建模單元搭建一個被診斷的數字電路系統，然后使用描述配置單元設定該電路的參數并用AD2L語言表示數字電路圖形以文件的形式存儲；用戶通過AD2L語言解析單元讀取描述配置單元存儲的數字電路描述文件，定理證明單元應用用戶提供的參數進行前后傳播，記錄該沖突；利用診斷算法單元利進行診斷求解；再利用故障定位單元在圖形化的數字電路上突出顯示可疑組件，并生成診斷測試報告。該系統具有從沖突識別到候選產生和探測，整個操作過程簡單、用時短，系統對故障點的判別定位不依賴于操作人員或專家的經驗。

Digital circuit fault diagnosis method and system based on logic compatibility

The invention discloses a logic compatible fault diagnosis method and system of digital circuit based on the user to build a digital circuit system was diagnosed by digital circuit graphic modeling unit, and then used to describe the configuration unit setting parameters of the circuit and AD2L digital circuit graphics stored in file form language; digital circuits the user through the AD2L language parsing unit reads the configuration description description file storage unit, theorem proving parameters provided by the user application unit before and after transmission, recording the conflict; using the diagnosis unit and diagnosis algorithm for fault location; reuse unit of digital circuits in the graphical display to highlight suspicious components, and generate a diagnostic test report. The system is from conflict identification to candidate generation and detection, the whole operation process is simple and the use time is short, and the system's fault location is not dependent on the experience of operators or experts.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種基于邏輯相容性的數字電路故障診斷方法及系統。
技術介紹
近年來，基于模型診斷的研究與應用是診斷測試領域所關注的熱點，發展很快，出現了多種解決方案。相比于傳統的診斷方法，近年來發展起來的基于模型的診斷具有明顯的優勢，即不依賴于經驗、獨立于設備、模型可以重用。 傳統診斷都是基于經驗的診斷(也稱為基于“淺知識”的診斷)，這種診斷主要依靠領域專家對診斷對象的經驗知識，這種方法對應用領域有極強依賴性，即對一個對象適用的診斷不能用在另外一個診斷對象上。采用這種方法的計算機診斷系統主要有兩類一類是基于規則的診斷系統，另一類是使用判別樹的診斷系統。這種診斷系統的難題是知識獲取一方面領域專家需要長時間積累才能獲得診斷對象知識(事實上這些知識總是不完備的)；另一方面，從領域專家那里獲得知識并轉化成計算機系統可用的產生式規則也是一大問題。因此開發這種計算機輔助的診斷系統所需研制周期較長，跟不上設備更新換代的步伐(往往知識積累還不充分時，產品已更新，一些舊知識對新產品已沒有價值)，滿足不了應用的需要，對于不斷采用新技術新設計的電子電路產品更是如此。基于模型診斷是使用系統的結構與行為知識作為背景理論的，是一種全新的診斷，被一些人工智能專家譽為診斷理論和技術上的革命。相容性診斷是一種典型的基于模型診斷，其主要思想是根據系統組成元件與元件之間的連接關系建立待診斷系統的模型 (如結構，功能，行為)，這種模型通常用一階邏輯語句來描述，根據系統的邏輯模型以及系統的輸入，我們能通過邏輯的推理理論推導出系統在正常情況下預期行為，如果觀測到的系統實際行為與系統預期行為有差異，就說明系統在邏輯上是不相容的，即存在故障組件， 利用邏輯的推理理論，我們能夠確定引發故障的元件集合。在實際應用中舉例來說明傳統診斷和基于模型診斷的區別基于經驗的診斷類似于中醫的診斷，基于模型的診斷類似于西醫的診斷。在中醫的診斷中，醫生的診斷全憑經驗。醫生不考慮人的身體結構，不考慮人體各器官的功能和它們之間的連接，因此也就無法像西醫那樣對病人做手術治療，例如換心、換腎等手術。對于基于經驗的診斷的一個重要目的是為診斷的對象(病人)開出藥方，病人在服用了開出的藥方之后，改善了生理的運行機理，恢復了健康。經過二十多年的發展，基于模型診斷在理論和應用上已逐步走向成熟。基于模型診斷主要包括系統建模、診斷求解兩部分。開創性的工作是de Kleer的INTER系統和Brown 的WATSON系統。九十年代，人工智能領域出現了比較著名的故障診斷系統GDE，軟件工程領域出現了把基于模型診斷應用于程序錯誤診斷的基于模型的軟件調試方法(參考文獻)，其中使用了一種針對基于模型診斷的模型化需求而提出的一階模型描述語言AD2L語言(參考文獻)。目前一些開發的基于模型診斷系統已應用到實際中，例如在工程領域，Mostermen和Biswas成功地把Lackinger和Nejdl提出的動態系統的監視與診斷相結合的方法應用到增殖反應堆輔助冷卻循環系統的故障診斷上；在醫學領域，有幫助醫生診斷與修復外傷治療的TrauAID系統；在經濟領域，有Hamscher的應用于財會審計的決策系統 CROSBY。診斷求解方面，經典的有R. Reiter的HS-樹(參考文獻W])。國內在這方面的研究工作比較多地集中在計算碰集的算法上，例如姜云飛、林笠提出的布爾代數方法(參考文獻)、BHS-樹計算碰集(參考文獻)，以及歐陽丹彤提出的CSSE-tree方法計算碰集。國內對模型化、沖突識別、候選產生的系統研究較少，本專利技術是在借鑒前人研究成果的基礎上，根據專利技術人的研究成果(參考文獻)，設計并實現一種解決數字電路診斷問題的診斷系統及方法。本專利技術所使用的
技術介紹
包含在以下參考文獻中R. Chen, F. Wotawa. Diagnosing Program Errors with Light-weightedSpecifications, LNAI 4031，639-649，2006，Springer.R. Chen, F. ffotawa. An Object Store Model for Diagnosing JavaPrograms, LNCS 3809，865-870，2005.Thomas Havelka, Markus Stumptner, and Franz ffotawa. Ad21-aprogramming language for model-based systems. 2000.Raymond Reiter. A theory of diagnosis from first principles . Artificial Intelligence,32(1) :57-95,1987.陳榮，姜云飛.含約束的基于模型的診斷系統，計算機學報，24(2) :127-13b, 2001。姜云飛，林笠.用布爾代數方法計算最小碰集.計算機學報，26(8) 919—924，2003。姜云飛，林笠.用對分HS樹計算最小碰集.計算機學報，13(22) :2267-2274, 2002。
技術實現思路
本專利技術是為了克服現有技術中的不足之處，旨在擺脫傳統診斷方法的局限性，實現一種基于數字電路組件模型的診斷測試系統。從沖突識別到候選產生和探測，整個操作過程簡單、用時短，系統對故障點的判別定位不依賴于操作人員或專家的經驗。本專利技術采用的技術手段如下一種基于邏輯相容性的數字電路故障診斷系統，其特征在于包括數字電路圖形化建模單元，用于圖形化的組件拖放方式搭建一個被診斷的數字電路系統；描述配置單元，使用AD2L語言表示數字電路圖形化建模單元所建立的數字電路系統并以文件的形式存儲，同時用戶輸入診斷系統輸入端的輸入值、輸出端的實際觀測值、 診斷個數上限以及診斷算法選擇；AD2L語言解析單元，用于讀取描述配置單元存儲的數字電路描述文件，經過單詞掃描和語法解析，將該描述文件在計算機內部表示為約束網絡這樣的數據結構，其中結點5就是組件，邊就是電路上的連線；定理證明器單元，用于對AD2L語言解析單元創建的約束網絡進行沖突識別，即在描述文件的約束網絡上進行前向式的推導算法和后向式的推導算法；診斷算法單元，采用用戶選擇的算法HS_樹、BHS-樹或布爾代數方法對定理證明器單元的沖突識別進行診斷，以產生診斷候選；故障定位單元，把診斷算法單元產生的診斷結果對應到電路中的組件，并在圖形化的數字電路上突出顯示該組件以示可疑。(還可對于診斷進行進一步的鑒別)一種基于邏輯相容性的數字電路故障診斷方法，其特征在于包括如下步驟1)程序啟動后，用戶使用對話框指定位置打開一個工程；2)用戶通過數字電路圖形化建模單元搭建一個被診斷的數字電路系統，這里需要用戶選用數字電路門級標準組件(如與門、或門、非門)，拖放到目標位置，連接組件的輸入和輸出端口形成完整的電路系統；3)用戶使用描述配置單元設定該電路輸入端的輸入值、輸出端的實際觀測值、診斷個數上限以及診斷算法選擇，使用AD2L語言表示數字電路圖形化建模單元所建立的數字電路系統并以文件的形式存儲；4)用戶通過AD2L語言解析單元讀取描述配置單元存儲的數字電路描述文件，系統正確解析該電路描述文件，在計算機內部將其表示為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種基于邏輯相容性的數字電路故障診斷系統，其特征在于包括：數字電路圖形化建模單元，用于圖形化的組件拖放方式搭建一個被診斷的數字電路系統；描述配置單元，使用ＡＤ２Ｌ語言表示數字電路圖形化建模單元所建立的數字電路系統并以文件的形式存儲，同時用戶輸入診斷系統輸入端的輸入值、輸出端的實際觀測值、診斷個數上限以及診斷算法選擇；ＡＤ２Ｌ語言解析單元，用于讀取描述配置單元存儲的數字電路描述文件，經過單詞掃描和語法解析，將該描述文件在計算機內部表示為約束網絡這樣的數據結構，其中結點就是組件，邊就是電路上的連線；定理證明器單元，用于對ＡＤ２Ｌ語言解析單元創建的約束網絡進行沖突識別，即在描述文件的約束網絡上進行前向式的推導算法和后向式的推導算法；診斷算法單元，采用用戶選擇的算法：ＨＳ－樹、ＢＨＳ－樹或布爾代數方法對定理證明器單元的沖突識別進行診斷，以產生診斷候選；故障定位單元，把診斷算法單元產生的診斷結果對應到電路中的組件，并在圖形化的數字電路上突出顯示該組件以示可疑。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳榮，高健，張維石，劉洪波，陳時非，林笠，徐俊潔，鄧武，姜云飛，
申請(專利權)人：大連海事大學，
類型：發明
國別省市：91