故障模拟注入平台——HILworks-FVS

● 故障模拟注入平台——HILworks-FVS

北京唐诚朗风科技有限公司研制的HILworks-FVS故障模拟与注入平台是根据用户需求定制的集故障注入及实时在线故障诊断于一体的系统故障试验验证平台，HILworks-FVS是新型的故障注入系统，它采用软硬件实现方法与模拟实现方法结合，进行系统、部件、组件级的故障注入，同时HILworks-FVS平台能够与Teams-RT进行实时在线故障诊断，此方法在航天、航空、高校及兵器研究所获得成功应用。

● 故障模拟注入平台组成

故障验证系统是一套复杂的综合性系统，包括非常多的组件，其核心组件有验证诊断对象、信号调理及硬件注入系统、HILworks-FVS故障模拟及注入系统、实在线故障诊断等部分。其组成（无人机飞控系统为例）如下图所示：

验证诊断对象——整个系统的研究对象，在系统中将以真实的设备形式存在，主要包括主控计算机（内嵌自主控制算法）、航电系统、飞控系统、供电系统、执行机构等。

HILworks-FVS故障模拟及注入系统¬¬——是整个验证系统的核心部分，故障模拟与注入系统可模拟典型的设备故障并注入到系统中。其主要包括故障注入器（CTOS架构的系统）、故障注入主计算机、故障注入计算机实现故障注入器管理，进行故障模型的下载，运行，运行结果的监视，参数的修改、故障模式配置、故障注入注入等功能。

信号调理及硬件注入系统——由于验证诊断对象信号中有可能是非标的信号，而HILworks-FVS故障模拟及注入系统中提供的硬件信号都是一些标准的信号如TTL/COMS信号等，必须进行信号调理。并且通过信号调理部分的设计，能实现部分的硬件故障注入功能，同时可以在信号调理系统中提供一个外接测试面板，用于外部测量。

实时在线故障诊断系统——实时在线故障诊断系统将从验证诊断对象和HILworks-FVS故障模拟注入系统中获取测试数据，然后故障诊断系统读入TEAMS的建模文件对模型信息进行处理并生成诊断策略，然后将结果储存在知识库中。由故障诊断系统的自动故障诊断模块进行测试分析，分析的结果使用交互式的故障诊断模块进行进一步的故障检查。

● 故障模拟与注入平台工作过程

故障验证系统的工作过程如下图所示：

• 使用设计工具MatLab/Simulink，根据系统复杂程度与用户需要模拟的信号，建立验证系统的故障模型，并使用HILworks-FVS平台软件进行分类管理。
• 使用HILworks-FVS平台软件进行故障模式的配置，并形成能够下载的故障模式文件。
• 对验证系统的硬件平台进行配置，通过信号调理系统，把故障注入器和对象进行连接，保证物理层连接的正确。
• 使用HILworks-FVS平台软件下载故障模型库到故障注入器，并控制故障注入器的运行。根据用户的配置加载故障模式文件到系统中，手工或者自动的注入故障。
• 通过故障注入器把预设的故障引入到验证对象中。
• 一旦故障注入到验证对象中，根据用户的设计，需要采集存储对象的输出，一部分的输出可以作为回环控制使用，一部分作为故障诊断使用。
• 实时在线故障诊断系统根据采集数据进行故障诊断，显示诊断结果，存储系统运行期间的数据。
• 研发人员根据故障注入的结果、在线故障诊断结果及其他的评估结果更改故障模式的设计，或者重新开始另一故障验证项目。

 

● 故障模拟与注入平台特点

采用HILworks-FVS故障模拟与注入平台方案具有以下优点：

平台扩展性

故障模拟及注入系统平台具有很强的可扩展性,便于进行多种方式的故障诊断与容错控制技术试验研究，可以扩展的功能包括:

• 提供一个具有多种开发工具的故障诊断和容错控制策略研究的开放式平台;
• 提供将故障模拟研究的结果载入实时故障诊断系统进行系统故障诊断的手段;
• 提供将故障模拟研究的结果载入视景系统进行图形化模拟的手段;

平台开放性

故障模拟及注入系统采用COTS形式的硬件结构，就硬件而言，平台可采用开放的CPCI模块，CPU可以自由的选择PowerPC或者x86，即能满足目前的需求，同时也能顾及以后系统的发展趋势，IO板卡可以从多家厂商中选择。而且可以根据实际系统的需求，从市场上购买对应的功能板卡，然后编写vxWorks和Matlab驱动，完全可以自己对系统进行适当的定制，而不需要借助外部的力量。

就软件而言，VxWorks和Matlab/Simulink都是商业化的软件，这些商业软件都提供了开放的接口，使用户可以开发自己的接口，然后把这些集成到故障模拟及注入系统中。

在软件接口方面，故障模拟及注入系统采用的HILworks-FVS定制平台及HILworks-FVS系统的故障注入模块（FIJModule）是国内公司研制的产品，能根据用户的需求，定制一些新的特性及接口。

平台多用途性

由于故障模拟与注入系统平台采用的是开放式结构，因此能根据需要调整系统的配置，可以满足不同型号的故障模拟功能，研究不同型号的故障模式。

另外当除了实现故障模拟与注入功能以外，系统还能运行其他的控制，还可以作为一套仿真测试平台使用。是一套真正的多功能系统。