基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的電子節(jié)氣門(mén)電磁敏感度評(píng)估

孫曉穎，王 震，楊錦鵬，扈澤正，陳 建

(吉林大學(xué) 通信工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130022)

0 引言

電磁脈沖(Electromagnetic pulse，EMP)等有意電磁干擾(Intentional electromagnetic interference，IEMI)嚴(yán)重威脅了車(chē)輛機(jī)動(dòng)性和行駛安全性[1]。電子節(jié)氣門(mén)(Electronic throttle，ET)控制著進(jìn)入氣缸的空氣量，其工作異常將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)喘振和熄火等故障發(fā)生。研究電子節(jié)氣門(mén)電磁敏感度評(píng)估方法對(duì)確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)敏感零部件及電磁防護(hù)設(shè)計(jì)具有重要意義。

EBVCN故障是指EBV與IPM之間的脈沖通訊信號(hào)丟失超過(guò)6 s。出現(xiàn)該故障后，從LCDM屏電空制動(dòng)進(jìn)入屏維護(hù)菜單，在“事件記錄”里有紅色“F:085-EBVCN失效（EBV）”的記錄，故障恢復(fù)時(shí)出現(xiàn)綠色記錄“P:085-EBVCN失效（EBV）”的記錄。

目前電磁脈沖效應(yīng)的研究，主要采用試驗(yàn)方法獲得電子系統(tǒng)的效應(yīng)類(lèi)型和敏感度閾值[1-4]。由于試驗(yàn)條件和成本的限制，試驗(yàn)樣本有限，試驗(yàn)結(jié)論不具備很強(qiáng)的外推性[5]。受電磁環(huán)境、耦合通道、器件敏感度等因素影響，電子系統(tǒng)電磁敏感度分析中存在諸多不確定性，如電磁波不同的入射方向和極化方向、子系統(tǒng)或設(shè)備不同的安裝位置、同一器件敏感度為非定值等。因此，電子系統(tǒng)電磁敏感度評(píng)估更適合采用不確定性的分析方法。

具有代表性的不確定性評(píng)估方法主要有故障樹(shù)分析(Fault tree analysis，F(xiàn)TA)方法[6-8]和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Bayesian networks，BN)分析方法[9,10]。FTA方法廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)可靠性和安全性分析，但在評(píng)估系統(tǒng)電磁敏感度時(shí)存在以下不足：①對(duì)于一些復(fù)雜系統(tǒng)，導(dǎo)致頂事件的基本事件較多，造成基于最小割集布爾運(yùn)算的計(jì)算十分復(fù)雜[9]；②故障樹(shù)(Fault tree，F(xiàn)T)模型中不包含導(dǎo)致故障發(fā)生的電磁環(huán)境和電磁應(yīng)力分析[10]，無(wú)法完整描述電磁波與系統(tǒng)相互作用的全過(guò)程；③系統(tǒng)電磁效應(yīng)有功能正常、邏輯紊亂和硬件損傷3種狀態(tài)[11]，而故障樹(shù)分析中只包含兩種邏輯狀態(tài)，對(duì)于多故障狀態(tài)需要特殊對(duì)待。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種基于圖論和概率論的二元體，具有較強(qiáng)的建模能力，可以很好地描述電磁波對(duì)電子系統(tǒng)干擾效應(yīng)全過(guò)程，有效克服了故障樹(shù)分析方法的不足。文獻(xiàn)[10]中提出了電子系統(tǒng)電磁易損性評(píng)估的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)框架，將FT和電磁拓?fù)?Electro-magnetic topology，EMT)等工具有效融合在BN中，為電子系統(tǒng)電磁易損性評(píng)估提供了更加有力的分析工具。

同時(shí)，要求學(xué)生能將創(chuàng)新性思維更好地融入設(shè)計(jì)過(guò)程中去，這對(duì)傳統(tǒng)的程序性視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)教學(xué)方法提出了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)教學(xué)方法不再適應(yīng)新的教學(xué)要求。

本文將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析方法應(yīng)用于電子節(jié)氣門(mén)電磁敏感度評(píng)估中。結(jié)合故障樹(shù)和電磁拓?fù)浞治鼋⒘斯?jié)氣門(mén)電磁敏感度BN評(píng)估模型，給出了模型計(jì)算方法；并以高空電磁脈沖(High-altitude electromagnetic pulse，HEMP)環(huán)境為例驗(yàn)證了模型的有效性。本文方法涵蓋了電磁脈沖與電子節(jié)氣門(mén)相互作用過(guò)程中所有電磁耦合途徑和系統(tǒng)失效途徑，有效解決了諸多不確定參量下輻射試驗(yàn)外推性差、評(píng)估不準(zhǔn)確的難題。

1 節(jié)氣門(mén)電磁效應(yīng)分析

P(Stres|AEME)的值由系統(tǒng)周?chē)姶怒h(huán)境和耦合途徑確定。若P(Stres|AEME)=0，則表明對(duì)器件無(wú)影響。如果知道器件的電磁敏感度概率密度函數(shù)f(x)，則P(Stres|AEME)與f(x)和g(y)重疊部分成比例，即：

圖1 電子節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)組成Fig.1 Structure of electronic throttle control system

電磁脈沖對(duì)車(chē)輛裝備的損傷效應(yīng)主要分為工作失靈和功能損壞[1]。對(duì)電子節(jié)氣門(mén)而言，電磁脈沖可對(duì)電機(jī)和TPS產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致節(jié)氣門(mén)進(jìn)氣量偏離目標(biāo)值；或者使電機(jī)停止工作，暫時(shí)失效，節(jié)氣門(mén)進(jìn)氣量為零；甚至通過(guò)熱或電擊穿，使電機(jī)和TPS永久失效，節(jié)氣門(mén)損壞。

電磁脈沖進(jìn)入電子系統(tǒng)的途徑有兩種：①前門(mén)耦合，通過(guò)天線耦合進(jìn)入系統(tǒng)；②后門(mén)耦合，通過(guò)孔縫、線纜等耦合進(jìn)入系統(tǒng)。電子節(jié)氣門(mén)的電磁耦合途徑屬于后門(mén)耦合，如圖2所示。

車(chē)身金屬殼體上存在大量孔縫，如散熱器孔洞、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋與車(chē)身縫隙等。電磁脈沖傳播到車(chē)身和孔縫附近，會(huì)發(fā)生電磁散射和穿透。不同頻率波分量穿透孔縫的能力不同，導(dǎo)致電磁波在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)產(chǎn)生共振效應(yīng)；孔縫附近電磁波產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)，使耦合場(chǎng)強(qiáng)于入射場(chǎng)[12]。這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部V1電磁場(chǎng)分布比發(fā)動(dòng)機(jī)艙外部V0更復(fù)雜。

圖2 電子節(jié)氣門(mén)電磁耦合模型Fig.2 Electromagnetic coupling model of electronic throttle

電子節(jié)氣門(mén)為金屬體，但內(nèi)部電路塑料外殼和線束插頭等孔洞給電磁波滲透提供了途徑。發(fā)動(dòng)機(jī)艙V1內(nèi)電磁波通過(guò)孔洞耦合進(jìn)入電子節(jié)氣門(mén)V2,1內(nèi)部，對(duì)電子元器件產(chǎn)生輻射干擾。此外，電子節(jié)氣門(mén)通過(guò)線纜與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元連接。這些線纜拾取發(fā)動(dòng)機(jī)艙V1內(nèi)電磁能量，以瞬態(tài)高電壓和大電流的形式傳導(dǎo)到終端負(fù)載，對(duì)節(jié)氣門(mén)電子器件產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾[13]?？梢?jiàn)，電子節(jié)氣門(mén)電磁脈沖效應(yīng)由電磁場(chǎng)輻射干擾和線纜傳導(dǎo)干擾共同作用引起。

2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型

電磁波通過(guò)層層滲透作用在零部件上造成零部件受擾，最終導(dǎo)致節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)發(fā)生故障。利用EMT 和 FT模型分別描述電磁滲透過(guò)程及節(jié)氣門(mén)失效過(guò)程，建立融合FT 和 EMT 的 BN評(píng)估模型。

2.1 FT 模型

節(jié)氣門(mén)開(kāi)度控制包括信息采集、狀態(tài)判斷和指令控制3個(gè)步驟。涉及到的結(jié)構(gòu)有TPS、ECU和電機(jī)。TPS和ECU之間，電機(jī)與ECU之間都是通過(guò)1～2 m長(zhǎng)線纜進(jìn)行連接。TPS1、TPS2將節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信息通過(guò)線纜傳給ECU，ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行判斷確定節(jié)氣門(mén)目標(biāo)開(kāi)度，然后輸出控制信號(hào)通過(guò)線纜驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。中間任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會(huì)導(dǎo)致節(jié)氣門(mén)開(kāi)度偏離目標(biāo)開(kāi)度。這就意味著它們?cè)贔T模型中是“或”的邏輯關(guān)系。TPS和電機(jī)是節(jié)氣門(mén)的組成部分，可以把兩者的故障歸類(lèi)于節(jié)氣門(mén)故障。TPS1和TPS2采用冗余設(shè)計(jì)，兩者同時(shí)失效才判定為節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信息采集異常，因此TPS1、TPS2在故障樹(shù)中是“與”的邏輯關(guān)系。電子節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng) FT 模型和各層次編號(hào)如圖3所示。

圖3 電子節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)FT模型Fig.3 FT model of electronic throttle control system

故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)如式(1)所示:

(1)

式中:Pi是Ci的故障概率，i=1,2；P1.m是對(duì)應(yīng)C1.m的故障概率，m=1,2；P1.1=P1.1.1·P1.1.2。

2.2 耦合途徑EMT分析

采用EMT理論對(duì)電磁耦合途徑進(jìn)行分析，考慮包括輻射和傳導(dǎo)在內(nèi)的所有耦合途徑，最終確定主要耦合通道。參照文獻(xiàn)[14]中EMT表示方法，將發(fā)動(dòng)機(jī)艙外部和內(nèi)部分別用V0和V1表示，節(jié)氣門(mén)體和電控單元?dú)んw分別用V2,1和V2,2表示。各電子器件都受到滲透進(jìn)殼體內(nèi)的電磁場(chǎng)輻射影響。為了表示V1內(nèi)線纜的傳導(dǎo)干擾，將連接節(jié)氣門(mén)和ECU的線束用L1、L2表示。節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)EMT和各器件編號(hào)如圖4所示。

圖4 電子節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)EMTFig.4 EMT of electronic throttle control system

EMP穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)艙體時(shí)能量密度被削減，加上節(jié)氣門(mén)體和電控單元?dú)んw的屏蔽作用，輻射干擾的作用已經(jīng)很小，電磁干擾主要由線纜傳導(dǎo)耦合引入。因此，線束L1、L2視為電子節(jié)氣門(mén)電磁耦合的主要通道。

2.3 BN 評(píng)估模型

結(jié)合FT分析和EMT分析，建立電子節(jié)氣門(mén)電磁敏感度BN 評(píng)估模型，如圖5所示。節(jié)點(diǎn)代表自由場(chǎng)和實(shí)體結(jié)構(gòu)。箭頭表示從環(huán)境到電磁應(yīng)力(Electromagnetic stress，EMS)，從零部件到系統(tǒng)的因果關(guān)系。FT和EMT結(jié)合處表示電子器件經(jīng)受的電磁應(yīng)力。BN評(píng)估模型展示了所有可能的電磁耦合途徑和系統(tǒng)失效途徑，同時(shí)兼顧了輻射和傳導(dǎo)兩種電磁干擾的測(cè)試和計(jì)算。

圖5 BN敏感度評(píng)估模型Fig.5 BN model of susceptibility assessment

3 BN模型計(jì)算

系統(tǒng)的電磁干擾效應(yīng)是不確定的，而是概率事件，需從概率論角度進(jìn)行描述。節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)失效概率與系統(tǒng)V和IEMI兩個(gè)因素有關(guān)。用聯(lián)合概率表示為：

式中分別代表土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和pH等8個(gè)土壤養(yǎng)分監(jiān)測(cè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

PV=PV(V,IEMI)

(2)

在BN的基礎(chǔ)上，因果關(guān)系可以用條件概率來(lái)表示，即：

PV(V,IEMI)=PV(V|IEMI)P(IEMI)

(3)

土地使用權(quán)貸款與土地出讓金正相關(guān)，如圖2所示。土地出讓面積從1997年的6 641.7萬(wàn)平方米開(kāi)始逐年增加至2011年44 327.44萬(wàn)平方米的頂峰，之后逐漸回落，2017年為25 508萬(wàn)平方米。與此同時(shí)，土地購(gòu)置費(fèi)逐漸攀升，從1997年的247.6億元逐步增長(zhǎng)至2016年的18 778.68億元。

PV(V,AEME)=P(V|Subs)P(Subs|Comp)×

P(Comp,Stres)P(Stres|AEME)×

PV(V,IEMI)=P(V2,1,1,V0)×

(4)

下面將詳細(xì)介紹式(4)中各概率的計(jì)算方法。

3.1 P(IEMI)計(jì)算

將IEMI分成K種類(lèi)型，每個(gè)子集Sk(k=1,2,…,K)均對(duì)系統(tǒng)造成威脅，采用全概率公式進(jìn)行描述。各子集Sk符合下面條件：

(5)

每個(gè)子集被分配的概率P′(Sk)由專(zhuān)家根據(jù)干擾源種類(lèi)、距離和攻擊持續(xù)時(shí)間確定，然后對(duì)所有子集概率值進(jìn)行歸一化。

(6)

P(Sk)越大表明Sk類(lèi)干擾源威脅越大。其中，P(Sk)=0，P(Sk)=1是兩種極端情況，分別表示無(wú)威脅和必然有威脅。在BN中所有概率值必須符合概率論基本公理，所以P(Sk)=1(k=1,2，…,K)是不允許的。

②股權(quán)激勵(lì)個(gè)人所得稅分期繳納。企業(yè)在以股份或出資比例給予內(nèi)部該段人才和緊缺型人才獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，可對(duì)照中關(guān)村的做法實(shí)行分期繳納個(gè)人所得稅的政策。

3.2 P(AEME|IEMI)和P(Stres|AEME)計(jì)算

如果有幾個(gè)IEMI干擾源Sk(k=1,2，…,K)同時(shí)到達(dá)系統(tǒng)，可以表示為：

(7)

以一類(lèi)IEMI源為例，電磁波對(duì)器件產(chǎn)生的電磁應(yīng)力可以用概率密度函數(shù)(Probability density function，PDF)g(y)表示,且g(y)滿足式(8):

(8)

電子節(jié)氣門(mén)由電機(jī)(Motor)和節(jié)氣門(mén)位置傳感器(Throttle position sensor, TPS)兩部分組成。通過(guò)電機(jī)控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)氣量。位置傳感器將節(jié)氣門(mén)開(kāi)度反饋給電控單元(Electronic control unit，ECU)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，包含TPS1和TPS2 兩個(gè)傳感器。電子節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)組成如圖1所示。

由于本研究將同異步溝通作為連續(xù)型自變量，在驗(yàn)證主效應(yīng)時(shí)使用一般線性回歸的方法。表2的結(jié)果顯示，溝通方式對(duì)心流體驗(yàn)的影響是顯著且正向的，即顧客溝通越同步，顧客心流體驗(yàn)越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證明了理論框架的主效應(yīng)。

五是要學(xué)習(xí)和實(shí)踐馬克思主義關(guān)于文化建設(shè)的思想。學(xué)習(xí)這一思想的現(xiàn)實(shí)意義在于增強(qiáng)“發(fā)展社會(huì)主義先進(jìn)文化，加強(qiáng)社會(huì)主義精神文明建設(shè)”的自覺(jué)性，增強(qiáng)對(duì)社會(huì)主義先進(jìn)文化的自信。

P(Stres|AEME)∝

(9)

3.3 P(Comp,Stres)計(jì)算

式中：P(C1.1.1)=P(C1.1.2)=P(C1.1.1,V2,1,1)，因此：

(10)

圖6 BN中器件失效概率Fig.6 Failure probability of component in BN

3.4 P(Subs|Comp)和P(V|Subs)計(jì)算

P(Subs|Comp)和P(V|Subs)的獲得可以借鑒P(AEME|IEMI)的分析過(guò)程。

隨著中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量和保有量的迅速增加，車(chē)用潤(rùn)滑油尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的需求不斷增長(zhǎng)。與此同時(shí)，當(dāng)今中國(guó)消費(fèi)者比以往更為專(zhuān)業(yè)，對(duì)潤(rùn)滑油的性能提出了更高的要求。此次展會(huì)阿朗新科帶來(lái)的Keltan OCP黏指劑產(chǎn)品能夠滿足API SN，CJ-4，ILSAC GF-5 等各種發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的要求，并助力潤(rùn)滑油等級(jí)提升。

4 驗(yàn)證分析

以HEMP為例對(duì)電子節(jié)氣門(mén)敏感度BN評(píng)估模型計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)BN中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)和分支進(jìn)行分析，尤其是各電子器件經(jīng)受電磁應(yīng)力和敏感度情況的分析。

4.1 輻射電磁應(yīng)力計(jì)算和敏感度分析

只考慮HEMP 作為干擾源，假設(shè)HEMP 傳播到車(chē)輛周?chē)鷷r(shí)波形不發(fā)生變化。可得：

P(HEMP)=P(V0)=1

(11)

P(AEME,HEMP)=P(V1,V0)=

式(3)表示系統(tǒng)V 在IEMI 干擾下的輻射敏感概率。采用IEMI 環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求很高?？梢詮腎EMI 環(huán)境出發(fā)，結(jié)合器件敏感度利用BN 層層分析系統(tǒng)故障概率。IEMI 在系統(tǒng)周?chē)a(chǎn)生的電磁環(huán)境(Ambient electromagnetic environment，AEME)對(duì)電機(jī)和TPS 產(chǎn)生電磁應(yīng)力(Stres)導(dǎo)致器件失效(Comp)，最終導(dǎo)致節(jié)氣門(mén)故障(Subs)和控制系統(tǒng)(V)功能故障。這個(gè)過(guò)程是串聯(lián)的因果關(guān)系，可以用式(4)表示:

P(V1|V0)P(V0)=1

(12)

由于車(chē)輛殼體是金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)HEMP有一定的屏蔽作用，發(fā)動(dòng)機(jī)艙各位置處場(chǎng)強(qiáng)峰值均值約為33 kV/m[15]。節(jié)氣門(mén)體和ECU均為金屬外殼，可簡(jiǎn)單等效為留有孔洞的屏蔽腔體，在不考慮諧振頻率的情況下，屏蔽效能可達(dá)80 dB[16]?？紤]孔縫大小等因素，設(shè)備殼體屏蔽效能設(shè)為40 dB。經(jīng)上述粗略計(jì)算，設(shè)備殼體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)小于500 V/m。而微控系統(tǒng)的輻射敏感度閾值大于1 kV/m[17]。因此，認(rèn)為節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)受輻射干擾故障的概率為0，即：

P(Comp|Stres)=P(Comp

(13)

4.2 傳導(dǎo)電磁應(yīng)力計(jì)算和敏感度分析

傳導(dǎo)電磁應(yīng)力由線纜拾取發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)電磁能量產(chǎn)生的，HEMP經(jīng)過(guò)車(chē)輛殼體后波形會(huì)發(fā)生變化，詳細(xì)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜且費(fèi)時(shí)。為了降低數(shù)據(jù)獲取的難度，仍然用雙指數(shù)波形來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)電磁環(huán)境，峰值場(chǎng)強(qiáng)取為33 kV/m 。假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)連接ECU和節(jié)氣門(mén)的所有線纜相同且獨(dú)立，可認(rèn)為線纜端器件經(jīng)受相同傳導(dǎo)電磁應(yīng)力。電磁敏感度閾值為器件能承受的最大EMS。

4.2.1 傳導(dǎo)電磁應(yīng)力計(jì)算

用CST線纜工作室(Cable studio)仿真計(jì)算電磁脈沖輻射下單根導(dǎo)線終端感應(yīng)電壓V(L)，取電壓峰值作為器件經(jīng)受的EMS值，仿真模型示意圖如圖7所示。

圖7 入射平面波對(duì)導(dǎo)線的激勵(lì)Fig.7 Cable excited by incident plane wave

圖7中入射波為平面波，將其參數(shù)作為隨機(jī)變量，兼顧計(jì)算量和樣本數(shù)量，具體設(shè)為：入射角ψ′∈[18°,90°]，方位角φ′∈[0,90°]，極化角α′∈[0,90°]作為隨機(jī)變量，各變量采樣步長(zhǎng)都設(shè)為Δ=18°，共計(jì)180個(gè)仿真樣本。

遼寧省金秋醫(yī)院骨一科醫(yī)師張瓏：骨質(zhì)疏松的發(fā)生與骨骼重建破壞的平衡有關(guān)，鈣劑只是骨骼重建的原材料，單純補(bǔ)鈣就好像蓋房子時(shí)只會(huì)買(mǎi)材料，卻不請(qǐng)建筑工師傅一樣。

其他仿真參數(shù)為：①激勵(lì)源EMP：激勵(lì)源數(shù)學(xué)模型E(t)=kE0(e-α t-e-β t)，E0=33 kV/m，k=1.3，α=4×107，β=6×108；②線纜：長(zhǎng)度L=2 m，高度h=0.6 m，導(dǎo)線導(dǎo)體半徑r=0.5 mm，終端負(fù)載Z0=3 Ω，ZL=10 kΩ，Z0為節(jié)氣門(mén)端阻抗，ZL為ECU端輸入阻抗；③參考地：導(dǎo)電率σg=0.01 S/m，介電常數(shù)εrg=10。

180個(gè)樣本結(jié)果中，Z0端EMS最大為305.6 V，最小為0 V。假設(shè)Z0端EMS符合正態(tài)分布，用K-S檢驗(yàn)(Kolmogorov-Smirnov test)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)查表獲得α*=0.05時(shí)，臨界值CV為0.10122[10]。CST仿真獲得線纜終端EMS結(jié)果累積分布函數(shù)(Cumulative distribution function, CDF)與均值μ=150.045、標(biāo)準(zhǔn)差σ=78.384的正態(tài)分布CDF最大偏差為0.0563，小于CV，如圖8所示。

圖8 電子節(jié)氣門(mén)端電磁應(yīng)力累積分布函數(shù)Fig.8 CDF of EMS atelectronic throttle terminal

因此，認(rèn)為線纜終端EMS符合μ=150.045V，標(biāo)準(zhǔn)差σ=78.384V的正態(tài)分布N(μ,σ2)，概率密度函數(shù)(Probability density function, PDF)如式(14)所示:

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間比較采用單因素方差分析，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

(14)

4.2.2 器件傳導(dǎo)敏感度測(cè)試

節(jié)氣門(mén)電機(jī)和TPS敏感度測(cè)試采用IEC 61000-4-4[18]中規(guī)定的電子設(shè)備電快速瞬變脈沖(Electrical fast transients，EFT)敏感度測(cè)試方法，試驗(yàn)布置如圖9所示?？刂乒?jié)氣門(mén)閥以2 Hz的頻率開(kāi)合，分別對(duì)電機(jī)控制線和TPS信號(hào)線注入干擾脈沖，通過(guò)觀察節(jié)氣門(mén)開(kāi)合情況和TPS信號(hào)波形判斷節(jié)氣門(mén)電機(jī)和TPS故障模式。注入脈沖幅值由小到大增加，直到受試器件功能異常或達(dá)到設(shè)備輸出最大值。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程記錄受試器件故障模式和耦合干擾脈沖峰值。對(duì)20個(gè)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，相同故障類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布擬合，獲得節(jié)氣門(mén)電機(jī)和TPS敏感度閾值的累積分布函數(shù)和概率密度函數(shù)。

圖9 電子節(jié)氣門(mén)敏感度試驗(yàn)布置Fig.9 Electronic throttle under test

節(jié)氣門(mén)電機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了靜態(tài)干擾(Static)和軟損傷(Soft)兩種故障模式。靜態(tài)干擾指電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，但不影響節(jié)氣門(mén)開(kāi)合；軟損傷指干擾脈沖造成電機(jī)停止工作，復(fù)位后功能恢復(fù)正常。節(jié)氣門(mén)位置傳感器只出現(xiàn)了軟損傷一種故障模式，即干擾脈沖使傳感器信號(hào)消失。節(jié)氣門(mén)電機(jī)和TPS各故障模式對(duì)應(yīng)敏感度閾值如圖10所示，敏感度閾值概率密度函數(shù)見(jiàn)表1、表2。

本研究根據(jù)黑米、小米等營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、淀粉含量高等特點(diǎn)，結(jié)合枸杞、大棗等的藥用價(jià)值，分別以黑米、小米等為主要原料，添加適量的枸杞、大棗等，采用黃酒半固態(tài)發(fā)酵工藝釀制黑米酒、小米酒兩款不同風(fēng)味的米酒，以半成品酒液為檢測(cè)樣品，對(duì)其風(fēng)味物質(zhì)、總酸、總酯、黃酮及總多糖等成分進(jìn)行檢測(cè)與對(duì)比分析，以期為新款風(fēng)味米酒的調(diào)配提供參考依據(jù)。

圖10 電子節(jié)氣門(mén)敏感度閾值Fig.10 Sensitivity thresholds of electronic throttle

0.6927×0.6927≈0.4798

電機(jī)和TPS每一種故障模式失效概率可通過(guò)下式獲得：

Pc=P(Comp,Stres)=P(y≥x)

(15)

式中:Comp代表節(jié)點(diǎn)C1.1.1，C1.1.2，C1.2；Stres代表V2,1,1，V2,1,2和V2,1,3；f(x)和g(y)分別代表器件敏感度閾值PDF和電磁應(yīng)力PDF；x∈[xmin,xmax]和y∈[ymin,ymax]分別是敏感度閾值電壓范圍和電磁應(yīng)力電壓范圍。若X～N(μ,σ2)，F(xiàn)(μ-3σ≤x≤μ+3σ)≈99.7%?？蓪μ-3σ,μ+3σ]作為xmin、xmax、ymin、ymax的取值。電子節(jié)氣門(mén)各器件敏感度閾值PDF和電磁應(yīng)力PDF如圖11所示，失效概率Pc見(jiàn)表1、表2。

李舍的長(zhǎng)篇小說(shuō)新作《西窗》，這部視角獨(dú)特的言情長(zhǎng)構(gòu)，通過(guò)對(duì)女主人公兩個(gè)不同身份的剖析，和對(duì)兩個(gè)多角戀關(guān)系的演繹，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的愛(ài)情做了新的詮釋?zhuān)胺Q(chēng)一部自媒體時(shí)代愛(ài)情可能性及其困境的寓言之作。

電磁應(yīng)力PDF和敏感度閾值PDF重疊部分反映了對(duì)應(yīng)耦合途徑的威脅程度，用Pt表示。

(16)

耦合路徑L1、L2最大Pt如表1、表2所示，分別為：

TPS1：P(V2,1,1|V1)≈0.74

(17)

節(jié)氣門(mén)電機(jī)：P(V2,1,3|V1)≈0.86

(18) 表1 電機(jī)敏感度閾值分布Table 1 Sensitivity thresholds distribution of motor

表2 TPS1敏感度閾值分布Table2 Sensitivity thresholds distribution of TPS1

圖11 電子節(jié)氣門(mén)器件失效概率Fig.11 Failure probability of electronic throttle components

4.2.4 電子節(jié)氣門(mén)敏感度評(píng)估

需要說(shuō)明的是,本文只研究節(jié)氣門(mén)的敏感度情況，對(duì)電控單元的敏感度情況不做探討。經(jīng)過(guò)輻射和傳導(dǎo)敏感度分析，所有安全的節(jié)點(diǎn)和路徑被刪除，多故障模式器件節(jié)點(diǎn)將被展開(kāi)。將節(jié)氣門(mén)電機(jī)節(jié)點(diǎn)C1.2展開(kāi)成C1.2.1和C1.2.2。由于節(jié)氣門(mén)位置傳感器C1.1.1和C1.1.2完全一樣，耦合路徑也相同，因此，用V2.1.1代替V2.1.2。

圖3中模型經(jīng)簡(jiǎn)化后如圖12所示。導(dǎo)致節(jié)氣門(mén)故障的情況有兩個(gè)，一是HEMP(V0)穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)艙體(V1)耦合到線纜L1造成TPS1(C1.1.1)和TPS2(C1.1.2)受擾，導(dǎo)致TPS(C1.1)工作失效；另一個(gè)是線纜L2引入干擾造成節(jié)氣門(mén)電機(jī)(C1.2)工作失效。各效應(yīng)之間相互獨(dú)立，式(2)可表示為：

P(AEME|IEMI)P(IEMI)

P(C1.1,V2,1,1)P(C1|C1.1)P(V|C1)+

P(V2,1,3,V0)P(C1.2,V2,1,3)P(C1|C1.2)×

P(V|C1)

(19)

式中：P(V2,1,i,V0)=P(V0)P(V1|V0)×

P(V2,1,i|V1)，i=1,3。

圖12 簡(jiǎn)化后BN模型Fig.12 Modified BN model

C1.1.1和C1.1.2采用冗余設(shè)計(jì)，兩者同時(shí)故障將導(dǎo)致C1.1失效。所以，條件概率為：

P(C1.1|C1.1.1,C1.1.2)=1

(20)

聯(lián)合概率為：

P(C1.1,C1.1.1,C1.1.2)=

P(C1.1.1)P(C1.1.2)P(C1.1|C1.1.1,C1.1.2)

0分：無(wú)黏結(jié)劑殘留在樹(shù)脂面上；1分：黏結(jié)劑殘留量<1/3；2分：1/3<黏結(jié)劑殘留量> <2/3；3分：黏結(jié)劑殘留量>2/3；4分：全部黏結(jié)劑殘留在樹(shù)脂面上。黏結(jié)劑殘留量

(21)

電磁應(yīng)力概率密度函數(shù)g(y)和器件敏感度概率密度函數(shù)f(x)確定的情況下，如圖6所示，P(Comp,Stres)的表達(dá)式為[10]：

P(C1.1)=

P(C1.1.1,V2.1.1)P(C1.1.2,V2.1.1)×1=

4.2.3 傳導(dǎo)故障概率計(jì)算

(22)

節(jié)氣門(mén)電機(jī)包括靜態(tài)干擾和軟損傷兩種故障模式，可用各故障模式概率加權(quán)和表示電機(jī)故障概率。權(quán)值Pw表示各故障模式出現(xiàn)的概率，可由專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)給出，這里Pw=P(C1.1.i|V2,1,3)，i=1,2，w=1,2，分別賦值為2/3和1/3。用全概率公式求節(jié)氣門(mén)電機(jī)的聯(lián)合概率如下式所示:

P(C1.2,V2,1,3)=

(23)

位置傳感器C1.1和電機(jī)C1.2構(gòu)成了電子節(jié)氣門(mén)C1所有失效情況集合，從執(zhí)行器角度考慮，電機(jī)比位置傳感器更加重要。因此，條件概率分配為：

(24)

C1直接導(dǎo)致V故障，因此：

P(V|C1)=1

(25)

基于以上分析，有：

P(V|V2,1,1)=

P(C1.1,V2,1,1)P(C1|C1.1)P(V|C1)=

(26)

P(V|V2,1,3)=

P(C1.2,V2,1,3)P(C1|C1.2)P(V|C1)=

(27)

最后，電子節(jié)氣門(mén)故障概率為：

P(V,IEMI)=P(V2,1,1,V0)P(V|V2,1,1)+

P(V2,1,3,V0)P(V|V2,1,3)=0.74×

0.1599+0.86×0.3312≈0.4032

(28)

這表明電子節(jié)氣門(mén)在HEMP輻射下故障概率為40.32%。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了電子節(jié)氣門(mén)在IEMI下的敏感度評(píng)估問(wèn)題，結(jié)合電磁拓?fù)淅碚摵凸收蠘?shù)分析方法建立了BN評(píng)估模型，給出了模型各節(jié)點(diǎn)概率的計(jì)算方法。最后以HEMP環(huán)境為例說(shuō)明了模型分析、計(jì)算的全過(guò)程，結(jié)果表明電子節(jié)氣門(mén)在HEMP環(huán)境下的故障概率為40.32%。本文所采用的基于BN的評(píng)估方法融合了電磁環(huán)境分析、耦合路徑分析、元器件敏感度測(cè)試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理等過(guò)程，涵蓋從干擾源到電子節(jié)氣門(mén)故障整個(gè)作用過(guò)程的分析。解決了通過(guò)輻射試驗(yàn)方法無(wú)法觀察所有不確定參量下節(jié)氣門(mén)效應(yīng)引起的試驗(yàn)結(jié)果外推性差、評(píng)估不準(zhǔn)確和試驗(yàn)成本昂貴的難題。同時(shí)，確定了主要干擾耦合通道和節(jié)氣門(mén)敏感器件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)敏感度評(píng)估和電磁防護(hù)設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。

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