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《哈尔滨工业大学》 2010年
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基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用

宋其江  
【摘要】: 故障诊断技术是航天器安全、可靠运行的保障。本文研究了基于有向图模型的航天器故障诊断方法。该方法能够描述复杂系统的故障传播机理以及系统元素间的因果关系,是一种基于深层知识的诊断方法,而且缓解了诊断知识获取瓶颈问题,能够对某些未预知的故障进行识别。因此该方法为航天器故障诊断技术的研究提供了一种新的途径。本论文的主要目的是通过对基于有向图模型的诊断方法的研究,找到适用于航天器在轨自主诊断的方法。为了这样的目的,本论文主要进行如下几方面的研究工作。 针对航天器故障诊断领域的特点,本文将故障传播有向图和符号有向图(SDG)两种系统描述方法的优点结合起来,提出了一个基于分层有向图的定性诊断模型。它具有SDG模型固有的良好完备性,又能够清楚的反映部件间的连接作用关系,同时对该模型采用了有向图分层策略,并利用测试节点间的定性关系来回溯搜索不相容支路找出故障源候选集合,而且可以根据故障可能性对候选故障源进行的排序。最后将该方法应用到卫星一次电源系统,验证了该方法的有效性。 航天器的故障样本和诊断经验的不足,给建模带来了困难,因此,本文采用了根据系统正常的工作模式进行建模的思想,建立系统诊断模型。另外,航天器的许多系统具有多种工作模式,系统关键变量间的定性关系随着工作模式的改变而变化。由于传统SDG模型对这种变化的定性关系的表达还不够完备,采用这种模型进行故障诊断,将会导致诊断分辨率低的问题出现。因此,本文将模糊理论引入到SDG模型中来,提出了一种基于SDG模型和模糊理论相结合的模糊SDG模型。节点变量变为模糊变量,它的每一个模糊子集代表了一种工作模式下的状态;节点间的定性关系通过模糊关系矩阵来表达。通过回溯搜索模糊不相容支路来找出故障源候选集合。实例分析表明了该方法的有效性。 对于前面提出的基于模糊SDG的方法,如果模型中存在不可测量节点,该诊断系统将无法进行诊断推理。为了解决该问题,提出了基于模糊SDG模型和贝叶斯推理相结合的模糊-概率SDG模型。该模型节点间的定性关系用条件概率表(CPT)来表达,通过贝叶斯的不确定性推理和不相容支路的判断,可以在不可测节点存在的情况下,完成不确定性推理,找出故障源候选集合。最后建立了某卫星一次电源系统的诊断模型,故障诊断的仿真结果验证了该方法的有效性。 故障诊断的准确性依赖于系统模型的精确性,为了提高诊断模型的精确性,在以往建模方法的基础上,本文提出了利用定性趋势分析(QTA)技术来辅助建模的方法。趋势分析能够为SDG模型提供充足的定性趋势信息,通过分析这些信息,可以找出节点变量的工作阈值区间,还有节点变量间的多值逻辑关系。最后,本文提出了结合了其它建模方法的综合建模策略,并针对前面提出的模糊-概率SDG模型给出了建模的步骤。将上面提出的方法应用到某卫星一次电源系统中,建立了更为精确的诊断模型,诊断的仿真结果表明该辅助建模方法提高了诊断的准确性。 故障检测的核心问题是传感器的分布问题。针对有向图模型,分别给出了基于可观测性和可靠性的传感器设计方案,并进行了实例分析。最后,通过综合分析前面的研究,提出了新的可靠性设计思想,并对可靠性问题进行了形式化描述,接着给出了基于可观测性和可靠性的传感器分布设计方案。该方案综合考虑了可观测性、可靠性等要求,采用贪婪启发式算法实现了该方案。仿真结果表明该方案满足了可观测性和可靠性的要求,能够快速提高系统的可靠性,更适合系统设计的需要。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V467

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【引证文献】
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1 吴玉彬;张合新;吕永佳;;故障传播有向图在地面电源故障诊断的应用[J];现代防御技术;2012年01期
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1 梁伟光;基于证据理论的在轨航天器故障诊断方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 朱明;图模型在点模式匹配中的应用[D];安徽大学;2011年
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1 程瑶;基于模型的卫星姿控系统故障诊断[D];哈尔滨工业大学;2012年
【参考文献】
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1 荣吉利;基于模型的航天器在轨传感器故障诊断方法[J];兵工学报;2002年02期
2 龙兵,宋立辉,荆武兴,姜兴渭,李志;航天器故障诊断技术回顾与展望[J];导弹与航天运载技术;2003年03期
3 蒋伟进,许宇胜,吴泉源,孙星明;基于多智能体的分布式智能诊断方法研究[J];电子学报;2004年S1期
4 宋政吉;姜兴渭;王日新;;航天器诊断系统的多观测模糊融合技术研究[J];哈尔滨工业大学学报;2003年07期
5 朱平,黄文虎,姜兴渭,于百胜,宝音贺喜格;多模型融合故障诊断技术的研究[J];哈尔滨工业大学学报;2000年04期
6 范显峰,姜兴渭,黄文虎;基于模型的卫星热控系统故障诊断技术研究[J];哈尔滨工业大学学报;2001年03期
7 冯永新,张嘉钟,夏松波,黄文虎;设备故障基于图论的层次诊断模型研究[J];哈尔滨工业大学学报;1996年03期
8 杨帆,萧德云;大规模复杂系统的定性SDG建模方法[J];化工自动化及仪表;2005年05期
9 吴军强,梁军;基于图论的故障诊断技术及其发展[J];机电工程;2003年05期
10 宋其江;徐敏强;王日新;;基于MAS的航天器故障诊断系统模型[J];吉林大学学报(工学版);2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹文亮;基于符号有向图的热力系统故障诊断方法研究[D];华北电力大学(河北);2006年
2 刘敏华;基于SDG模型的故障诊断及应用研究[D];清华大学;2005年
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1 冯富宝;集合覆盖问题研究[D];山东大学;2006年
2 邹湘文;小卫星电源系统的控制策略及仿真研究[D];国防科学技术大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盖希杰;邓德茹;吴东;吴春华;王涛;;化工生产过程HAZOP安全评价技术[J];安防科技;2011年10期
2 徐庆松;王凯全;袁雄军;;基于序列偏差的化工过程危险辨识[J];安全与环境学报;2008年04期
3 唐富杰;刘如平;杨虎;;模糊控制在结晶器液位控制中的应用[J];包钢科技;2009年02期
4 姚雾云;徐德友;;某型自行火炮火控系统检测系统[J];兵工自动化;2010年12期
5 欧方明;;基于模糊控制的三通阀控缸系统仿真[J];兵工自动化;2012年04期
6 杨鹏;邱静;刘冠军;;多故障诊断策略优化生成技术研究[J];兵工学报;2008年11期
7 王子玲;许爱强;;基于最小碰集的多故障诊断算法研究[J];兵工学报;2010年03期
8 王红霞;潘红兵;叶晓慧;;多故障的测试序列问题研究[J];兵工学报;2011年12期
9 杨磊;李擎;;一种基于单纯形法的参数自寻优模糊控制器[J];北京机械工业学院学报;2006年02期
10 唐斌;喻夏琼;董绪荣;赵新曙;;智能GPS软件接收机载波跟踪环路设计[J];北京航空航天大学学报;2007年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王孝红;解海洋;景绍洪;袁铸钢;;灰色模糊控制器在水泥粉磨系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 武星;楼佩煌;臧铁钢;胡荣华;;基于功能反求和分支修剪的故障定位方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;Robust Actuator Fault Estimation for Satellite Control System via Fuzzy Proportional Multiple-integral Observer Method[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 朱琳;;声纳系统设计与调试中图论方法研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
5 段家庆;黄元亮;王雷;陈宗海;;《定性仿真中摆动变量的研究》的一个注记[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
6 朱乃波;;定性仿真在科技评价体系中的应用初探[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 刘晓平;唐益明;郑利平;;复杂系统仿真对复杂系统研究与创新的意义[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
8 孙明;陶慧贤;刘星伯;;基于符号定向图的物资补给过程定性仿真[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
9 于晓鹏;;步进式加热炉的温度智能控制系统[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
10 尹彪;刘磊;王永骥;;火箭姿态控制与故障重构的研究[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
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1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
3 刘天印;基于系统模拟的高校教师工作压力研究[D];华中科技大学;2010年
4 高保禄;大型复杂机电设备分布式故障诊断方法研究[D];太原理工大学;2010年
5 韩晓明;基于符号有向图和支持向量机的故障诊断方法的研究[D];太原理工大学;2011年
6 刘颖明;永磁式直驱风电机组控制技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
7 周俊萍;自动推理与规划问题最小上界和相变规律研究[D];吉林大学;2011年
8 夏文俊;面向概念设计的定性建模技术研究[D];华中科技大学;2011年
9 陈文清;基于免疫机理的水泥生产工艺故障智能诊断方法研究[D];华中科技大学;2011年
10 岑朝辉;卫星姿态控制系统中的故障诊断研究[D];华中科技大学;2011年
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1 黄阿敏;基于蕴涵算子族的模糊逻辑理论[D];浙江理工大学;2010年
2 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年
3 田雨;柴油机电液调速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 袁瑞琴;嵌入式动力定位控制器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 吴天柱;基于DSP转台伺服控制系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张雪;基于变论域自适应模糊控制理论的三级倒立摆控制器的研究[D];大连理工大学;2010年
7 张丰敏;矿井局部扇风机智能控制系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 秦伟;循环流化床锅炉燃烧系统建模及其控制系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 王培;基于差动制动的汽车动力学稳定性控制策略研究[D];长沙理工大学;2010年
10 林利红;便携式低氧帐篷自动监控系统设计与开发[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 魏传锋,李运泽,王浚,于涛;航天器热故障诊断专家系统推理机的设计[J];北京航空航天大学学报;2005年01期
2 贾红丽,腾桂法;运用故障传播图进行诊断推理的研究[J];河北农业大学学报;1996年04期
3 龙兵,宋立辉,荆武兴,姜兴渭,李志;航天器故障诊断技术回顾与展望[J];导弹与航天运载技术;2003年03期
4 孙焘,王秀坤,邵刚,贺明峰,冯林;基于Voronoi图表和进化策略的图像特征点配准方法[J];大连理工大学学报;2005年03期
5 孙全,叶秀清,顾伟康;一种新的基于证据理论的合成公式[J];电子学报;2000年08期
6 朱大奇,于盛林;基于D-S证据理论的数据融合算法及其在电路故障诊断中的应用[J];电子学报;2002年02期
7 曾成,赵保军,何佩琨;不完备识别框架下的证据组合方法[J];电子与信息学报;2005年07期
8 赵键;孙即祥;李智勇;陈明生;;基于相对形状上下文和谱匹配方法的点模式匹配算法[J];电子与信息学报;2010年10期
9 崔凯云;韩良斌;;基于仿真系统的航天器故障监视软件设计[J];飞行器测控学报;2008年05期
10 刘帆;张玉锋;李明;李怡;;基于航天器故障树的过程性诊断方法研究[J];飞行器测控学报;2010年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 岑朝辉;卫星姿态控制系统中的故障诊断研究[D];华中科技大学;2011年
2 谭志国;点模式匹配及应用研究[D];国防科学技术大学;2008年
3 徐晓滨;不确定性信息处理的随机集方法及在系统可靠性评估与故障诊断中的应用[D];上海海事大学;2009年
4 邵继业;基于模型的故障诊断方法研究及在航天中的应用[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 阎铁生;机车电子控制柜车载诊断系统研究[D];西南交通大学;2005年
2 康亚亭;机车电子柜在线监测与故障诊断系统的研究[D];西南交通大学;2007年
3 孟令雷;磁悬浮隔振器的建模与控制[D];中国科学技术大学;2009年
4 洪昭艺;基于DS证据理论的空间目标融合识别方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张书冉;面向炼钢动态调度的扰动识别与分类方法研究[D];大连理工大学;2011年
2 冯海山;基于区间证据理论的信息融合方法及其应用研究[D];杭州电子科技大学;2012年
3 杨彦超;基于证据理论的足球比赛结果预测方法[D];云南大学;2012年
4 徐晓寅;物联网下品牌服装协同系统设计与实现[D];东华大学;2013年
5 姜红兰;某测发控系统故障诊断及仿真技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑亚林,黄德隆,郭健;Fuzzy推理的Mamdani算法[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2001年03期
2 李兆杰,郭呈贺,钱文瀚;多传感器集成融合技术[J];传感器技术;1996年06期
3 贾红丽,腾桂法;运用故障传播图进行诊断推理的研究[J];河北农业大学学报;1996年04期
4 刘兴武;1999年运载火箭发展动态[J];导弹与航天运载技术;2000年01期
5 颜子初;液体火箭发动机状态监控与故障诊断技术的发展[J];导弹与航天运载技术;1994年02期
6 曹文亮,王兵树,高建强,马进,马良玉,马永光,程晓,周欣;火电厂厂级负荷优化分配软件设计[J];电力系统自动化;2004年05期
7 曹文亮,王兵树,张冀,高建强,马良玉,佟鹏;基于混合结构模型的电厂厂级监控信息系统[J];电力系统自动化;2004年12期
8 马良玉,王兵树,高建强,马永光,佟振声;大旁路布置高压给水加热器系统故障模糊知识库及其神经网络的诊断研究[J];动力工程;2002年01期
9 程道来,吴茜,吕庭彦,陈栋;国内电站故障诊断系统的现状及发展方向[J];动力工程;1999年01期
10 杜一,张沛超,郁惟镛;基于事例和规则混合推理的变电站故障诊断系统[J];电网技术;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 王海清;工业过程监测:基于小波和统计学的方法[D];浙江大学;2001年
2 刘洪刚;液体火箭发动机智能故障诊断理论与策略研究[D];国防科学技术大学;2002年
3 欧阳名三;独立光伏系统中蓄电池管理的研究[D];合肥工业大学;2004年
4 马良玉;结合仿真技术的电站热力系统故障智能诊断研究[D];华北电力大学(河北);2004年
5 黄孝彬;火电厂控制系统故障检测与诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
6 侯军虎;基于多参数的风机状态监测与故障诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
7 闵春平;基于本体的跨领域虚拟样机技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
8 何宁;基于ICA-PCA方法的流程工业过程监控与故障诊断研究[D];浙江大学;2004年
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1 王勉宇;基于图论的过程故障诊断研究[D];浙江大学;2002年
2 陈勇;基于多元统计分析的生产过程故障诊断研究[D];浙江大学;2003年
3 王晓初;多元统计法在故障诊断中的应用[D];浙江大学;2003年
4 周杰;BP神经网络在电厂制粉系统故障诊断中的应用研究[D];重庆大学;2003年
5 唐凯;基于多元统计过程控制的故障诊断技术[D];浙江大学;2004年
6 崔文聪;天文卫星电源系统设计分析与仿真[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
7 李军;改进的BP算法在汽轮机热力系统故障诊断与预测中的应用研究[D];重庆大学;2004年
8 王丽舫;基于小波分析和主元分析的连续工业过程的故障诊断[D];北京化工大学;2004年
9 刘磊;电动汽车蓄电池性能仿真与试验[D];武汉理工大学;2005年
10 朱小强;光伏阵列测试方法的研究及实现[D];合肥工业大学;2005年
【相似文献】
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1 周雅莉;基于人工智能的故障诊断方法的新发展[J];北京机械工业学院学报;1999年04期
2 蔡光斌;胡昌华;蔡艳宁;周涛;;基于定性推理的开关∕继电器电路故障诊断[J];系统仿真学报;2006年S2期
3 张登峰;郝伟;郝旺身;董辛旻;;模糊综合评判在风力发电设备诊断中的应用[J];机床与液压;2011年19期
4 沈枫;王孟莲;梁树甜;;基于神经网络和混合编程的整流桥故障诊断研究[J];船电技术;2011年10期
5 方桂花;赵永;李绪省;;模糊Petri网在液压泵故障诊断中的应用研究[J];机床与液压;2011年19期
6 李建福;;跟踪判断筛检法在液压系统故障诊断中的应用[J];江汉石油职工大学学报;2011年03期
7 连伟;王汉章;;工程机械液压系统故障的现场检测与诊断[J];黑龙江交通科技;2011年10期
8 洪贝;胡昌华;姜学鹏;;基于证据理论聚类算法的故障诊断[J];南京航空航天大学学报;2011年S1期
9 熊天翔;;飞机健康管理综述[J];科技资讯;2011年29期
10 田璧元,贾新华;微机辅助电路调试中的故障诊断[J];华北电力大学学报;1991年03期
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1 鲍忠贵;白方周;;故障诊断的模型跟踪法[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
2 刘仁德;胡申辉;徐家倬;;磨煤机的故障诊断[A];第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集[C];2000年
3 戴乐云;李建康;;振动信号时间序列建模在故障诊断中的应用[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
4 李晓栋;胡清华;;汽轮机故障诊断文本支持系统的研究与建立[A];2004电站自动化信息化学术技术交流会议论文集[C];2004年
5 王航;于歆杰;;遗传算法在故障诊断中应用的新方法[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
6 单鸿鹏;关月红;;频谱分析技术在滚动轴承故障诊断中的应用[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
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8 卫红梅;段滋华;;高速回转轴油膜振荡故障诊断分析[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
9 阳能军;汤伟;龙宪海;雷涛;;EMD及其在声发射检测中的应用研究[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
10 蔡勇;王晓武;潘卫明;;基于瞬时转速的斯特林发动机循环系统故障诊断研究[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄安华;液压制动系统的故障诊断[N];中国汽车报;2002年
2 李萍;济钢EAM离线网络点检和故障诊断管理系统开发应用[N];世界金属导报;2007年
3 胡荣山 马巍;上海海大一课题列入国家“863”计划[N];中国船舶报;2007年
4 孙建阳 刘波;小型渔船柴油机故障诊断与排除[N];中国渔业报;2008年
5 见习记者 仝亚娜;孙彦广:冶金故障诊断设备前景广阔[N];机电商报;2005年
6 小田;网卡故障诊断[N];中国电脑教育报;2000年
7 陈全东;干式复合“粘边”故障诊断[N];中国包装报;2003年
8 龚献荣;大型天然气装置实现网络化监测[N];中国化工报;2005年
9 周传勇 杜慧;济钢网络化设备点检与故障诊断管理系统上线运行[N];世界金属导报;2008年
10 汤怀京;WLAN也有“线”[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋其江;基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
3 冯志鹏;计算智能在机械设备故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
4 何小斌;基于统计学方法的自适应过程监控与故障诊断[D];上海交通大学;2009年
5 高东;基于定性趋势分析的SDG故障诊断方法及其工业应用研究[D];北京化工大学;2010年
6 宋凯;基于PLS的统计质量监控研究与应用[D];浙江大学;2005年
7 李敏;复杂机械基于数据的建模与故障诊断[D];太原理工大学;2010年
8 鲁峰;航空发动机故障诊断的融合技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 蒋斌;机电系统故障诊断的理论与应用研究[D];浙江大学;2002年
10 盛晨兴;挖泥船动力机械远程诊断系统关键技术研究[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘艳红;基于粒计算的蒸汽锅炉系统SDG故障诊断研究[D];太原理工大学;2011年
2 孟宪明;基于定性仿真的高压加热器故障诊断[D];重庆大学;2008年
3 张玎;基于工艺流程及控制图(P&ID)的SDG自动建模方法研究[D];北京化工大学;2005年
4 姜红兰;某测发控系统故障诊断及仿真技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
5 龚婷婷;基于主元分析方法的炼油厂蒸馏过程故障诊断研究[D];华南理工大学;2010年
6 韩利强;TEP故障诊断方法研究[D];太原理工大学;2013年
7 王明秀;大型汽轮发电机故障诊断专家系统诊断处理子系统的研究[D];华北电力大学;2001年
8 刘峰;基于神经网络的水轮发电机组振动故障诊断专家系统的研究[D];西安理工大学;2003年
9 许东;地空导弹混合智能故障诊断专家系统的设计与实现[D];西北工业大学;2002年
10 石金彦;基于规则的数据挖掘方法在故障诊断中的应用[D];郑州大学;2003年
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