机电系统的概率行为树建模及可靠性评价

直接利用模型检测工具提供的形式化语言对系统进行形式化建模直观性较差、建模难度大，因此利用概率行为树对机电系统进行形式化建模，并通过概率模型检测对机电系统进行可靠性评价。对机电系统功能执行过程中功能载体的状态及其变迁进行了研究。基于概率行为树的语义和句法，提出了机电系统状态变迁过程的概率行为树建模方法，开发了建模支持工具。利用该建模工具可实现机电系统的概率行为树建模并能将其转换为基于PRISM语言的形式化模型。基于机电系统的潜在故障，用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化规约。基于概率行为树模型和可靠性评价指标的形式化规约，利用模型检测工具PRISM实现了对机电系统的可靠性评价。该方法比直接使用形式化语言建模更直观、易于理解和掌握。     

概率行为树模型转化为模型检测模型方法研究

将概率模型检测方法运用到机电系统可靠性评价中,可以有效提高可靠性分析特别是FMEA分析的准确性与效率。利用概率模型检测对机电系统进行可靠性评价需要对机电系统进行形式化建模,直接利用模型检测语言对系统进行形式化建模直观性较差,建模难度大。对机电系统的概率行为树建模进行了介绍,分析了概率模型检测工具PRISM提供的形式化建模语言,定义了从概率行为树模型到PRISM形式化模型的转换规则,实现了机电系统概率行为树模型向模型检测形式化模型的转换。以数控机床工作台系统为例验证了转换方法的可行性。     

基于模型检测的机电系统FMEA研究

失效模式与影响分析(Failure modes and effects analysis,FMEA)是一种重要的设计评审和可靠性评估手段,但传统FMEA是非形式化的,分析烦琐且容易出错。将形式化技术引入机电系统FMEA,提出基于模型检测的机电系统FMEA方法。基于机电系统中的状态和事件,研究机电系统行为过程的形式化建模,针对单元失效建立面向FMEA的系统形式化模型;基于计算树逻辑(Computation tree logic,CTL)对机电系统的潜在故障进行形式化规约,并以潜在故障的否定命题构建待验证的系统行为属性;借助于模型检测工具遍历系统状态空间来检验系统是否满足行为属性,从而辨识系统单元失效与系统潜在故障之间的关系,实现基于模型检测的机电系统FMEA;将上述方法应用到数控机床进给系统,通过模型检测成功辨识出限位开关失效所导致的系统故障,验证了该方法的可行性。     

高速冲压机床可靠性评价系统开发及应用

分析了当前常用的可靠性评价指标,根据高速冲压机床的特点,建立了可靠性评价系统,对其进行了总体设计,分析了系统需求、功能模块及可靠性评价流程。基于Matlab平台对高速冲压机床可靠性评价系统进行了系统开发。根据记录的高速冲压机床的故障数据,采用建立的可靠性评价系统,进行了可靠性指标的计算。基于高速冲压机床动态精度可靠性试验,进行了性能退化分析。     

基于概率模型检验的复杂武器系统任务可靠性评估方法研究

任务可靠性反映武器系统在规定的任务时间和维修保障条件下完成规定作战或训练任务的能力,因此对于评价武器系统的综合效能具有重要意义.将概率模型检验技术引入到复杂武器系统的任务可靠性评估过程中,以某型弹炮结合武器系统为例,建立基于进程代数语言的系统演化过程描述模型:在此基础上,通过连续随机逻辑语言给出任务可靠度、任务可用度、任务效能等多种评价指标的形式化描述公式,借助概率模型检验器实现评价指标的自动计算.该方法能够有效地简化复杂武器系统任务可靠性的评估建模过程和各种评价指标的推导计算过程,并且在求解过程中自动地应用多种优化技术,大幅度提高计算效率.与传统的分析计算方法相比,该方法更适于在工程实践中应用.     

基于部分可观察马尔可夫决策过程的机电装备动态可靠性评价方法

针对机电装备运行维护问题,提出了基于部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)理论的动态可靠性评价方法。该方法将可靠性动态演变看成POMDP问题,通过不完全观测到的设备运行信息（如噪声、温度、压力等）,对可靠性状态进行估计,同时分析不同的维修行为对可靠性水平的影响规律,构建了基于状态转移的动态可靠性评价模型。然后,提出了以最小化维修成本费用和潜在故障危害为目标的维护策略制定方法,并通过案例分析验证了该方法的有效性,实现了机电装备动态可靠性的有效评价与维护策略的科学制订。     

基于IDEF的复杂机电系统状态解析

利用功能-行为-状态建模思想,提出了基于IDEF的复杂机电系统状态解析方法。首先利用IDEF0建立复杂机电系统功能结构的形式化表达,然后基于功能-行为映射关系并根据行为之间的时序、逻辑关系利用IDEF3建立复杂机电系统行为过程的形式化表达,最后将系统行为过程形式化表达模型中的行为单元的行为映射为状态,形成复杂机电系统的状态变迁网络。基于状态变迁网络,可以获得复杂机电系统行为过程中的状变迁序列,进而实现复杂机电系统的状态解析。     

机器人工作空间配置的可靠性规划

机器人工作空间是机器人运行控制的一个重要指标。本文依据动作可靠性的基本概念 ,结合机器人动作可靠性评价的基本要求 ,建立了机器人运动误差分析模型。基于针对机器人工作空间配置的数学描述 ,给出了机器人工作空间配置的可靠性评价方法与规划策略。运用一个 4自由度机器人工作空间规划分析的实例说明 ,机器人工作空间配置的可靠性规划 ,是全面完善系统性能的一个有效途径。     

机电系统多层次可靠性模型与评价方法研究

针对机电系统各组成单元对系统可靠性的影响,提出了多层次可靠性模型与评价方法。首先,采用层次分析法对机电系统进行分层结构化处理,构建了多层次可靠性评价体系。其次,在可靠性框图的基础上,考虑每个单元的权重系数,构建了多层次可靠性模型。然后,结合风险优先数法和模糊规则,提出了基于模糊判断的权重系数确定方法。最后,针对某型雷达机电系统进行了案例分析,结果表明该方法相对常规可靠性分析方法更为合理,可靠性预计结果与工程实际相吻合。     

制造系统动态可靠性建模理论及其应用

在分析传统可靠性设计理论存在缺陷及面临挑战的基础上，评述动态可靠性建模主要方法。利用Petri网对动态系统的描述能力，将Petri网应用于系统故障分析和动态可靠性计算中，提出了基于故障Petri网的动态可靠性建模方法。以某挖掘机液压系统为例，研究了制造系统故障的Petri网静态描述和动态可靠性计算方法，求解得到系统可靠性数值指标。应用表明，随机Petri网在故障传播描述以及系统动态可靠性分析方面具有优势.     

结构可靠性分析的概率和非概率混合模型

在结构可靠性分析中需要合理地定量处理影响结构性能的诸多不确定性。不确定性的模拟既可以是概率的，也可以是非概率的。文中简要介绍结构可靠性分析的概率方法和基于区间模型的非概率可靠性方法。提出结构可靠性分析的概率和非概率混合模型。通过两级功能方程的逐次建立及可靠性分析，给出结构可靠的概率度量。实例分析说明在结构可靠性分析中，应根据不确定性的产生机理及所掌握的数据信息合理地选取分析模型。     

冗余式分层监测系统可靠性分析

应用图论的方法建立了具有冗余式结构的分层监测系统的可靠性分析模型,基于此模型提出了评价此类系统可靠度大小的概率型可靠度——链路可靠度、支路可靠度与系统可靠度——评价指标。给出了相应的可靠度指标的计算方法与计算实例,最后简要分析了该计算方法的合理性、适用性、计算的复杂性和计算量等问题。     

基于Rough Sets的模块化机电产品综合评价方法与应用

在对模块化机电产品分析的基础上,建立了模块化机电产品综合评价模型.采用基于Rough Sets(粗糙集理论)的评价方法,简化筛选评价指标,再根据评价指标对评价对象的区分能力计算指标的重要度,进而综合评价出最优方案,并通过实例验证了该方法的可行性.     

集中式监控系统的可靠性分析

用图论的方法建立了分层集中式监控系统的可靠性分析模型,以此模型为基础提出了评价系统可靠性大小的概率型可靠度指标,给出了各种可靠度指标的计算方法与计算实例,最后简要分析了该计算方法的合理性、适用性、计算的复杂性和计算量等问题。该分析方法对于监控系统的设计及提高其工作可靠性具有一定的实用价值。     

交流伺服精密驱动系统机电耦合精度分析

对交流伺服精密驱动系统进行动力学分析时,必须考虑系统的机电耦合影响,将伺服精密驱动系统简化成三质量两轴系统．运用传递函数法建立系统模型,提取了伺服系统中精密传动装置的耦合因素,包括传动刚度、传动误差、传动回差,通过对系统的仿真,分析了传动刚度和传动误差对系统精度和振动特性的影响,为进一步优化系统参数提供了依据、利用该建模方法,能够实现多子系统、多能域的机电系统的建模,对其它复杂机电系统同样适用。     

结构凸集—概率混合可靠性分析的新方法

对凸集不确定性和随机变量共存的结构混合可靠性模型行研究,以解决部分参量统计信息不足时的结构可靠性评定问题。基于Info-gap理论,建立一种统一的结构非概率可靠性模型,由此导出一种与概率可靠性方法等价的椭球非概率可靠性模型。用一种特定的椭球凸集模型描述随机变量不确定性,与一般性的凸集模型复合,将凸集不确定性和随机变量共存的混合可靠性问题统一为非概率可靠性问题。基于非概率可靠性方法,提出一种一般性的凸集-概率混合可靠性方法。给出的混合可靠性指标同时具有稳健可靠性和概率可靠性意义,可通过含约束的优化问题求解。算例分析显示,当数据分散性较强或较弱时,已有的混合可靠性方法不能有效度量结构可靠性,新方法更具合理性和适用性。