電子系統測試方案優(yōu)化設計理論與關鍵技術研究.pdf

1、電子系統是民用工業(yè)、航空工業(yè)和國防工業(yè)的重要組成部分，隨著現代電子系統集成度和復雜度的急劇增加，其測試與診斷愈加困難，開展測試性設計已是當務之急。測試方案優(yōu)化設計從電子系統的測試與診斷需求出發(fā)，考慮測試位置、測試內容、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，是測試性設計中的一項重要內容，對提高故障診斷效率和準確性、降低測試成本、推動測試性設計技術的發(fā)展具有重要意義。鑒于電子系統的重要地位以及當前測試性設計領域

2、缺乏高效、準確的測試方案優(yōu)化設計方法，本文以電子系統為研究對象，對其測試方案優(yōu)化設計中的模擬電路測點選擇、復雜電子系統測試選擇以及測試性指標的驗證方案優(yōu)化等關鍵技術開展研究。論文的主要研究內容與成果如下：
　　1．研究了模擬故障字典法的測點選擇方法。對現有測點選擇方法進行了系統的總結，將其分為智能優(yōu)化算法和貪婪算法兩類；在此基礎上提出如下三種測點選擇方法：
　?。?）針對現有基于智能優(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生的近似最優(yōu)測點集初始化量子個體，并根據測點選擇問題的特點設計了一種單調的適應度函數和提出了一種動態(tài)調整旋轉角幅度的策略，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。
　?。?）針對現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搜索算法的測點選擇方法。該方法對應一個啟發(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)點的測點選擇結果再次利用改進的熵指數優(yōu)化算法為被測電路選擇最優(yōu)測點集。驗證結果表明，該方法選擇的測點集不僅測點數目最少，其故障診斷準確性和故障隔離率較現有方法大大提高，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、模型的復雜電子系統的測試選擇方法。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；在此基礎上分兩種情形考慮系統級的測試選擇：
　?。?）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；在此基礎上提出一種改進的量子進化算法對模型求解。驗證結果表明，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。
　?。?）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。驗證結果表明，改進算法的求解性能優(yōu)于原算法，模型實現了測試代價和故障檢測可靠性兩者的權衡。
　　3.研究了測試性指標的驗證方案優(yōu)化
　　針對經典的驗證方案需要大容量故障樣本而工程上難以實現的問題，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