基于ET-DFT分層模型的復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)概率安全評(píng)價(jià)方法.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展以及新型復(fù)雜系統(tǒng)的建立,大型設(shè)備和系統(tǒng)日趨復(fù)雜,容量參數(shù)不斷提高,環(huán)境條件更加嚴(yán)苛,其可靠性及由此而帶來的風(fēng)險(xiǎn)等問題日益突出?？煽啃约夹g(shù)的研究對(duì)于保障安全生產(chǎn),推動(dòng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能改進(jìn),提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、安全性和可維護(hù)性能力,促進(jìn)制造科學(xué)發(fā)展具有重要的意義。復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中存在硬件、軟件與人的相互作用,且系統(tǒng)及其部件的狀態(tài)往往處于動(dòng)態(tài)的變化過程中,因而對(duì)其進(jìn)行可靠性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),既要考慮相互作用對(duì)系統(tǒng)可靠性與風(fēng)險(xiǎn)

2、產(chǎn)生的影響,也要考慮系統(tǒng)及部件的響應(yīng)時(shí)間、各事件發(fā)生的順序以及部件狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生的影響。本文以數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)靜態(tài)概率安全評(píng)價(jià)方法的不足,將事件樹(ET, Event Tree)和動(dòng)態(tài)故障樹(DFT, Dynamic Fault Tree)方法相結(jié)合建立ET-DFT模型,并利用馬爾科夫鏈、離散時(shí)間貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等方法的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)ET-DFT模型分析能力的不足,對(duì)數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)概率安全評(píng)價(jià),最后為使分析結(jié)果更加客觀

3、、可靠,將重要度分析和診斷分析應(yīng)用于ET-DFT模型。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)為充分體現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為對(duì)其可靠性的影響,減少系統(tǒng)動(dòng)態(tài)故障概率計(jì)算時(shí)的工作量,應(yīng)用層次化分析思想,綜合事件樹(ET)和動(dòng)態(tài)故障樹(DFT),提出基于ET-DFT模型的動(dòng)態(tài)概率安全評(píng)價(jià)(DPSA)方法,給出靜態(tài)故障樹和DFT分別向BDD和馬爾科夫轉(zhuǎn)移圖的轉(zhuǎn)化算法以及系統(tǒng)各狀態(tài)概率的求解方法。以數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)為例進(jìn)行分析驗(yàn)證,得到系統(tǒng)靜態(tài)模塊定

4、量的發(fā)生概率及動(dòng)態(tài)模塊各個(gè)狀態(tài)概率隨時(shí)間變化的曲線,經(jīng)綜合求解后得到系統(tǒng)故障發(fā)生的概率,對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為精確的DPSA。
　　(2)針對(duì)基于MC的ET-DFT模型分析方法中將動(dòng)態(tài)故障樹轉(zhuǎn)化為馬爾科夫鏈分析時(shí),不可避免的存在狀態(tài)空間爆炸和在轉(zhuǎn)化過程中易出錯(cuò)等問題,提出基于離散時(shí)間貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)概率安全評(píng)價(jià)方法,給出ET-DFT模型中的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)故障樹向離散時(shí)間貝葉斯網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化的相應(yīng)算法。以數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)為例進(jìn)行分析驗(yàn)證,一方

5、面可以得到系統(tǒng)故障時(shí)各個(gè)底事件發(fā)生故障的后驗(yàn)概率,識(shí)別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),另一方面可以得到各個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)發(fā)生故障的概率,進(jìn)行故障的預(yù)警,從而準(zhǔn)確的對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)DPSA。
　　(3)將重要度分析和診斷分析應(yīng)用于ET-DFT模型,使ET-DFT模型的分析更加全面、客觀與可靠。以數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)為研究對(duì)象,利用基于離散時(shí)間貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的方法得到液壓系統(tǒng)壓力不足或波動(dòng)較大時(shí)各元件的FV、RRW、BM和RAW4種重要度,并對(duì)其分別排序;然后將基于A