考虑共因失效的新型连续时间动态 贝叶斯网络可靠性分析方法

现代系统失效行为复杂,动态性与相关性并存。首先为直观准确地刻画分析系统中的动态失效行为,提出新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,利用节点时序条件概率表刻画事件关系,进而提出基于节点时序条件概率表规则执行度与冲激函数抽样性质的子节点故障概率、根节点后验概率及重要度的计算方法;进一步,针对共因失效引起的系统相关性失效行为,提出考虑共因失效的新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,解决系统失效逻辑动态性和相关性的重叠问题。通过与贝叶斯网络、离散时间动态贝叶斯网络分析方法、Markov链、Monte Carlo法对比,验证所提方法的可行性与优越性。最后,对动态失效相关系统进行可靠性分析,结果表明,本文方法能够直观有效地刻画动态性与相关性失效行为,得到准确的系统可靠性指标,考虑共因失效相比于忽略共因失效,在任务时间为5×10~6 h时能够提高系统29%的可靠性分析精度,更加符合实际。     

一致性理论优化无人机集群编队控制

针对非线性、强耦合特性的无人机集群系统在达到期望稳态队形时速度缓慢而影响作战效率的编队控制问题,提出多智能体一致性理论优化的无人机分布式编队控制算法。算法首先基于一致性理论建立了无人机集群的二阶离散模型,并设计了模型的分布式控制协议,解决了具有非线性特性无人机集群的分布式编队问题;然后通过理论分析和推导,得到了实现期望集群编队的约束条件,最后采用经典二阶积分模型对算法模型和控制协议进行仿真,验证了模型的有效性。     

多维动态贝叶斯网络及其重要度分析方法

贝叶斯网络分析方法是可靠性分析的重要方法,但传统贝叶斯网络分析方法局限于分析单因素影响,当系统可靠性受多因素影响时会产生较大分析偏差。为此,提出多维动态贝叶斯网络分析方法,借助单位阶跃函数与冲激函数进行贝叶斯网络时间连续化构造,建立根节点受多因素影响时系统的失效概率分布函数。在此基础上,对传统重要度分析方法进行多维扩展,提出多维动态贝叶斯网络重要度分析方法。通过对斗轮机张紧机构液压系统进行工程实例分析,并与离散时间贝叶斯网络分析方法分析结果对比,验证了多维动态贝叶斯网络及其重要度分析方法的可行性和优越性,为系统改进与薄弱环节识别提供了更为准确的量化依据。     

模糊结构和机械系统的能度可靠性分析方法

模糊系统的可靠性评估是工程中倍受关注的重要问题。结构系统的可靠性与结构的失效模式有关。模糊结构系统失效的可能度取决于失效可能度最大的最危险失效模式。因此，最危险失效模式的识别及对应极限状态方程的建立是模糊结构系统可靠性分析的关键问题。本文基于模糊结构的能度可靠性理论，建立模糊结构和机械系统的能度可靠性分析模型。所提出的模糊结构体系失效模式的枚举准则，可在只需枚举出少量主失效模式的条件下，不漏掉最危险失效模式。算例分析表明文中方法是有效和可行的。     

阀门非关键状态影响的当量故障率计算方法研究

目前基于阀门系统当量失效概率的可靠性研究中,多数情况下系统非关键状态未被考虑,导致了可靠性评估结果不充分。提出了一种新的当量失效概率计算方法,通过故障模式与后果分析法中失效数据与当量故障系数比较计算得到考虑失效后果差异的失效概率数据。在此基础上,采用马尔可夫模型及概率论中数学期望方法得到期望状态转换次数,并与所有状态存在概率结合得到量化分析系统非关键状态影响的失效概率数据,从而得到采用所提方法计算的"当量失效概率"。最终通过零部件的当量失效概率运用Birnbaum重要度计算分析方法,确定对系统可靠度影响最为关键的部件。算例分析结果表明,采用所提方法计算得出的当量失效概率相对于传统当量失效概率计算方法,能更好的体现出系统非关键状态对于可靠性的影响。     

一种考虑多任务的无人机集群“一站式”维修策略

多架无人机通过协同配合、能力互补和行动协调，实现整体作战效能提升，因此研究战场环境下无人机集群维修具有重要意义。对于执行多次任务的无人机集群，在任务间隙进行维修维护是提高集群作战的稳定性的重要手段。研究战场环境下无人机集群维修，有效地修复无人机的故障模块，短时间内迅速恢复集群战斗力水平，对执行多次连续任务的集群具有重要意义。本文针对无人机集群的特殊性，基于不同维修规模、到达方式和信息可用情况的不同假设，建立基本的维修模型；基于作战环境的特殊要求和约束，提出针对战场环境下大批快速抢修“一站式”维修策略。以在规定的时间内完成最多的无人机维修数量为目标进行优化，为连续任务的执行提供保障。     

化疗药物配制机器人关键过程可靠性评估

针对化疗药物配制机器人进行药物配制时的时效性和安全性要求,提出了一种基于T-S模糊FTA的配药机器人关键过程可靠性评估方法,用模糊数来表示系统部件的失效可能性和失效状态,用T-S模糊门来描述部件之间的联系。首先,分析配药流程的串行特性,找出关键环节—药品加注过程,并对其工作原理进行描述。其次,对药品加注过程建立T-S模糊故障树,根据T-S模糊门规则,求得顶事件的失效可能性。最后,利用重心法求解各个部件在各个失效状态下对顶事件不同状态的T-S概率重要度;采用加权平均,得到部件的综合T-S概率重要度;针对顶事件失效贡献最大的部件,提出改进措施,以提高系统可靠性水平。     

滚焊机多态焊接系统重要度分析

多态故障树分析法是多态系统性能安全分析中的重要方法之一,多态故障树分析法可建立系统故障模型,并对系统组件进行定量分析,识别系统薄弱环节。在对多态多值决策图及重要度理论研究的基础上,进一步研究了综合重要度(Integrated Importance Measure,IIM)的物理意思与计算方法,分析了以组件分布概率为自变量的系统性能期望函数梯度与综合重要度间的几何关系,提出基于综合重要度的系统性能梯度分析方法。应用于滚焊机多态焊接系统分析,证明该方法的方便有效性。     

水驱抽油机井管杆偏磨可靠性研究

根据系统可靠性理论出发,通过对水驱抽油机井管杆偏磨失效数据的收集和整理,推断出寿命统计模型,把握其寿命分布规律,得到狭义可靠性指标,实现对其工作可靠性的定量评价和预测。通过建立偏磨井管杆偏磨失效的故障树,找出发生管杆偏磨失效的关联因素及其组合,应用可靠性数学论计算各关联因素对顶事件发生的结构重要度,从而找出最薄弱环节,为科学治理和有效控制管杆偏磨失效,降低水驱抽油机井检泵率提供充分依据。     

基于可靠性的油泵传输系统结构优化分析

基于可靠性理论,利用启发式算法分析连续线形n中取k的油泵传输系统结构优化问题。首先所有位置都分配具有最低可靠性的部件;然后计算所有部件的重要度值,将具有最大可靠性的有效部件分配到具有最大重要度值的位置,依次递归得到最大可靠性的系统结构;最后通过对F系统和G系统的仿真分析证明了算法的正确性。     

模糊贝叶斯网络在启动系统可靠性中的应用

飞机涡轮风扇发动机的组成结构极其精密复杂，且启动系统的健康状态对发动机的影响尤为重大，因此对发动机启动系统的可靠性评估不管是对航空工程的安全性和稳定性，都有着举足轻重的作用。为提高系统可靠性分析的准确性，将原始故障数据进行梯形模糊处理，并结合专家经验进行两种重要度分析和后验概率计算，完成对涡扇发动机启动系统可靠性评估的建模。通过实例验证，对某型航空涡扇发动机的启动系统进行可靠性评估，计算系统中各组件的不同状态对启动系统产生的影响及其重要程度，找出系统易出故障的薄弱环节，为提高整个发动机系统的安全性和可靠性寻找思路与方法。     

Logistic回归模型在机床刀具可靠性评估中的应用

刀具系统作为数控装备的一个重要部件,其可靠性必然会影响到整个装备系统的加工效率和稳定性。为有效地识别刀具磨损状态,降低生产成本,保证加工质量,提出一种基于Logistic回归模型的可靠性评估方法。通过试验在线测取车刀加工过程中的振动信号和刀具磨损数据,利用小波包分解、时域统计和相关分析,提取刀具磨损的特征频带和显著能量、时域特征指标,结合刀具状态信息,建立Logistic可靠性评估模型,准确地估计出实际使用刀具的可靠度指标和失效时间,对于变化的失效阈值,评估模型同样有效。该方法将设备运行状态信息引入到性能评估和可靠性分析当中,更能反映设备的时间动态特性,且不需要对设备失效过程和分布函数作过多假设。     

太阳翼驱动机构的模糊动态故障树分析

作为航天器重要的组成部分之一的太阳翼驱动机构,故障频发,它的可靠性研究凸显出重要的价值。根据太阳翼驱动机构的组成和工作原理,建立了相应的动态故障树。考虑到现实中太阳翼驱动机构的故障现象、故障状态与故障原因等存在着大量的不确定性,将模糊集理论引入动态故障树分析中,采用三角模糊数表示太阳翼驱动机构故障树的各个底事件的失效参数,将 截集理论与区间运算相结合,对太阳翼驱动机构进行模糊动态故障树分析,从而得到系统的顶事件模糊发生概率与各个底事件的模糊概率重要度,并对模糊概率重要度进行分析,得出太阳翼驱动机构中的关键部件为系统中的轴承及谐波减速器,找到了系统的薄弱环节。     

基于AGREE法的铸造起重机起升机构可靠性分配

针对铸造起重机起升机构故障,结合故障树,对铸造起重机起升机构进行基于AGREE的可靠性分配,利用故障树对铸造起重机起升机构分析得到薄弱环节,分别计算得到起升机构底事件的结构重要度,子系统的复杂度,通过基于故障树结构重要度的AGREE分配法对铸造起重机起升机构整体可靠性指标进行分配。     

应用贝叶斯理论评估水下采油树可靠性

水下采油树作为水下油气开采的重要设备,长期处于深海中,其可靠性直接影响整个水下生产系统的安全稳定运行。因此,为研究水下采油树系统的工作可靠性问题,提出一种基于贝叶斯理论的可靠性评估方法,该方法在融合模糊理论的基础上,并考虑到部件失效概率的动态性问题,并以构造的动态模糊子集来表述各根节点的失效概率。该方法有效改善了传统贝叶斯网络在处理故障信息存在模糊性及动态性等方面的问题,提高了系统可靠性分析结果的准确性。通过利用贝叶斯网络对水下采油树系统进行可靠性分析,以期为水下采油树的故障诊断与维修提供了理论依据和数据支撑。     

[轨道交通运维技术]基于离散时间贝叶斯网络的列控中心可靠性分析

针对动车组列控中心在实际工作环境中的故障同时具有多态性和动态性的问题,提出一种依据列控中心各单元的功能逻辑关系来建立离散时间贝叶斯网络的分析方法。归纳部件的多种故障模式并描述列控中心故障的多态特性,采用EM算法优化更新条件概率表;针对列控中心动态失效问题,建立动态贝叶斯网络模型,将一次任务划分为启动、运行、制动三个阶段,在各个阶段通过重要度和敏感性对该模型进行可靠性分析。最后,以CTCS-2级列控系统的列控中心为例,对该离散时间贝叶斯网络模型进行验证和分析,结果表明该方法能够很好地表征列控中心的多态性和动态性。     

考虑多失效模式的复杂系统运行可靠性评估

为准确评估复杂系统的运行可靠性,针对复杂系统的失效规律和特点,提出考虑多失效模式的运行可靠性评估方法。采用贝叶斯线性模型融合状态监测信息,评估退化水平,建立基于Gamma随机过程的退化失效可靠性评估模型;针对突发失效样本量小的特点,采用贝叶斯方法,建立基于Weibull分布的突发失效可靠性评估模型。以退化失效可靠性评估和突发失效可靠性评估为基础,应用贝叶斯模型平均技术建立复杂系统的运行可靠性评估模型,定量分析退化失效和突发失效对复杂系统运行可靠性的影响,并采用马尔科夫链-蒙特卡洛方法求解模型。以某型航空发动机为例,说明了该方法的应用过程,验证了该方法的有效性。     

电力变压器故障模式重要度的模糊评定方法

由于设备价值昂贵、可靠性试验实施困难等客观因素,应用传统重要度分析方法难以实现电力变压器各故障模式的故障重要度分析,提出了一种基于梯形模糊数的电力变压器故障模式重要度评定方法.该方法在分析影响电力变压器故障模式重要度各因素的基础上,建立了电力变压器故障模式重要度评估指标体系;应用Delphi法确定评估指标的评价等级和评分标准,同时引入协调程度修正专家评分;并利用梯形模糊数确定各评估指标的权重;最后应用线性加权方法得出电力变压器各故障模式的重要度.评估实例表明,该方法简便、有效,能够为电力变压器的可靠性评估提供各故障模式的重要度.     

基于模糊故障树的主轴箱可靠性分析

利用模糊故障树理论对重型卧式车床主轴箱系统可靠性进行分析.以某重型卧式车床主轴箱为例,通过建立主轴箱故障树,找出故障树顶事件的最小割集;利用模糊理论合理客观地得到主轴箱的故障概率区间;通过对底事件模糊概率重要度的计算,得到顶事件的薄弱环节以及关键事件,从而为主轴箱可靠性设计和可靠性增长指明了方向.结果表明:“润滑不良”为影响主轴箱系统不能正常工作的关键事件.     

T-S模糊重要度分析方法研究

针对故障树分析中部件失效概率、故障状态和系统故障机理的不确定性问题,用模糊子集来表示部件的失效可能性,用模糊数来描述部件和系统的故障状态,用T-S模糊模型来描述部件之间的联系,在T-S模糊故障树分析算法基础上,提出两种T-S模糊重要度:拓展传统二态系统模糊重要度的重心法,综合部件所有故障状态的失效可能性对系统重要程度的影响,定义多态系统T-S模糊重要度,并由算例对比得出,传统模糊重要度可看作是T-S模糊重要度的一个特例,T-S模糊重要度更为一般化;在仅已知部件故障状态的情况下,提出T-S状态重要度的概念及其计算方法.对某导航系统进行重要度分析,验证了算法的有效性.