(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210809281.X (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 张勇　吕克洪　李强　刘冠军　 邱静　杨鹏　刘瑛　郭斯琳　 (74)专利代理 机构 长沙市护航专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 43220 专利代理师 谢新苗 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01R 31/00(2006.01) (54)发明名称 基于因果分层拓扑网路模型的故障传播分 析方法及系统 (57)摘要 本发明涉及机电设备故障分析技术领域， 公 开一种基于因果分层拓扑网路模型的故障传播 分析方法及系统， 以更精准地确定源故障节点在 特定故障模式下实际的故障分层传播路径。 方法 包括： 根据机电设备实际工作时信号在各纵向节 点间的传播 关系， 将各纵向节 点通过有向边进行 连接形成拓扑网络， 有向边包括横向因果边和纵 向因果边， 建立基于因果分层拓扑网络的故障传 播模型； 然后针对特定的故障模式， 从底层元件 所受的故障扰动出发， 逐一计算各潜在有向边是 否能将因故障节点的故障模式传播至果故障节 点， 基于因果分层拓扑网络的故障传播模型得出 故障实际分层 传播路径。 权利要求书2页 说明书12页 附图5页 CN 115203931 A 2022.10.18 CN 115203931 A 1.一种基于因果分层拓扑网路模型的故障传播分析 方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1、 在对机电设备的功能结构进行分析的基础上， 对机电设备进行纵向层级划分， 并将各层级中所对应的设备实体抽象成各个节点， 形成纵向节点 集； 步骤S2、 分析获得 各纵向节点所对应的故障模式与影响， 形成纵向节点故障模式集； 步骤S3、 根据机电设备实际工作时信号在各纵向节点间的传播关系， 将各纵向节点通 过有向边进行连接形成拓扑网络， 所述有向边包括横向因果边和纵向因果边， 建立基于因 果分层拓扑网络的故障传播模型； 所述基于因果分层拓扑网络的故障传播模型以层次集、 节点集、 故障模式集和因果边集共同组成的四元组进行表示， 且所述因果边集中的各因果 边为连接具有潜在故障传播路径的两节点之间的有向边； 步骤S4、 针对特定的故障模式， 从底层元件所受的故障扰动出发， 基于因故障节点的故 障强度和故障传播能力、 对应该故障强度的实际传播系数及果故障节点的容差能力逐一计 算各潜在有向边是否能将因故障节点的故障模式传播至果故障节点， 直至遍历 完基于因果 分层拓扑网络的所有节点， 从而得出所述基于因果分层拓扑网络的故障传播模型中任一目 标故障模式从各潜在 传播路径中所筛 选出的实际分层 传播路径。 2.根据权利要求1所述的基于因果分层拓扑网路模型的故障传播分析方法， 其特征在 于， 所述四元组的层次集 L＝{L1,L2,...,Li,...,Ln}， 其中L1为最底层， Ln为最高层； 节点集A＝{A1,A2,...,Ai,...,An}， 其中A1到An分别表示 L1层级到Ln 层级中的节点 集， Ai为Li层中的节点 集， 到 分别表示 Li层中的第1个和第m个节点； 故障模式集F＝{F1,F2,...,Fi,...,Fn}， 其中F为整个研究对象的故障模式集， Fi 为第Li层级中的故障模式集， 为第Li层级中第j个节点的故障模式集。 3.根据权利要求1所述的基于因果分层拓扑网路模型的故障传播分析方法， 其特征在 于， 假设： 针对特定的故障模式， 因故障节点A的故障强度为εA， 该故障强度下节点A与果故 障节点B之间的实际故障传播系数为 RSAB， 以及节点A的故障传播能力PCA； 则果故障节 点B的 故障强度 εB可用如下公式来表示： εB＝ εARSABPCA 若果故障节点B的故障强度超出自身的故障容差能力， 则判断果故障节点B产生实际的 故障传播； 反 之则判断故障未传播至果故障节点B。 4.根据权利要求3所述的基于因果分层拓扑网路模型的故障传播分析方法， 其特征在 于， 节点的故障强度计算具体包括： 选取节点所对应的设备实体输出端的相关信号 参数； 获取节点在设备理想条件工作下处于正常状态范 围内的指标XT＝[XT ‑,XT+]， 其中XT ‑ 为节点正常时节点状态 表征参数的下限值， XT+为节点正常时节点状态 表征参数的上限值； 设备在实际工况工作时， 获取节点的状态表征参数值XP， 若 则判断该节点发 生故障； 相对应的， 该节点的故障强度是指， 设备在实际工况工作时， 该节点的实际节点状 态表征参数值XP与节点 正常指标 XT之间的偏离度， 可通过如下公式进行计算：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203931 A 25.一种基于因果分层拓扑网路模型的故障传播分析系统， 包括存储器、 处理器以及存 储在存储器上并可在处理器上运行 的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算 机程序时实现上述权利要求1至4任一所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203931 A 3