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。     

基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价

为克服传统动态可靠性分析方法的不足,提出基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价方法。介绍了概率模型检测的概念及概率模型检测工具PRISM。用形式化建模语言描述系统单元的状态变迁过程,建立了机电系统的形式化模型。利用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化描述,建立了可靠性指标的规约表达式,借助概率模型检测工具自动解算可靠性指标,实现了基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价。所提方法建模过程简单,能有效提高机电系统动态可靠性分析的效率。     

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。     

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。     

基于标称模型的机电执行机构故障建模与仿真

针对机电执行机构故障建模问题,提出一种基于系统标称模型的数学建模方法。在分析故障作用机理和故障描述形式的基础上,阐述了利用标称模型对一般系统进行故障建模的原理。通过对典型机电执行机构结构和各组成模块的讨论,获得描述系统正常状态下的标称数学模型。基于此模型,详细分析了各个模块的主要故障类型和故障表象,并建立其故障数学模型。最后对几种典型故障进行仿真与分析,结果表明,该方法能够较全面地反映故障对系统的影响,对获取系统完整的故障模型及分析系统故障运行状态具有较高的应用价值。     

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。     

基于马尔可夫小概率事件统计模型的继电保护隐藏故障分析

继电保护隐藏故障是造成输电线路联锁跳闸的主要原因。通过分析继电保护装置隐藏故障的动作机理,定义了隐藏故障的风险区域,并利用保护装置隐藏故障概率、风险区域故障概率的计算及基于马尔可夫模型的小概率事件统计模型,建立了输电线路联锁跳闸的概率模型。最后,利用实际数据进行算例分析,验证了模型的合理性。计算结果对电力系统可靠性分析及联锁故障风险评估具有参考价值。     

应力-强度干涉模型在系统失效概率分析中的应用及相关问题

研究一般串联、并联及K／N表决系统（不要求系统中各零件失效事件是相互独立的）的失效概率建模与失效概率预测。通过详细考察、深入分析应力-强度干涉理论、方法及其在零件失效概率和系统失效概率计算中的建模过程，介绍“系统级”的应力-强度干涉模型及其在系统失效概率分析中的应用，并给出应用实例及其与实验观测结果的比较。与传统的先计算零件失效概率，再在各零件失效相互独立的（不真实）假设条件下建立串联、并联、表决等系统失效概率模型的方法不同，文中提出应用“系统级”的应力-强度干涉分析直接建立系统失效概率模型的方法。为应用应力-强度干涉模型预测系统失效概率，首先详细分析传统的零件失效干涉分析过程中发生的系统可靠性信息损失问题。分析表明，零件失效概率的不确定性与载荷分散程度有关，在传统的应用应力-强度干涉模型计算零件失效概率过程中遗失的失效相关性信息对系统失效概率估算是十分重要的。在此基础上，指出无法通过传统的零件可靠度参数构建一般系统（具有失效相关性的非独立失效系统）可靠性模型的原因。最后，建立能根据系统低阶失效数据预测高阶失效概率的参数化模型。     

机电系统损伤与时间应力关系的动态描述模型

时间应力是指机电系统在生产、运输、工作等过程中受到的各种应力的时间历程.本文简要介绍了时间应力导致机电系统损伤的原理.在此基础上,利用失效物理模型对时间应力作用下的机电系统组件累积损伤过程进行了分析,并应用广义随机Petri网理论构建了机电系统损伤的动态描述模型.最后,针对某型电控系统的控制电路进行了案例建模和计算.结果表明,本文提出的机电系统损伤与时间应力关系的动态描述模型能给出机电系统损伤的演变情况,为系统故障诊断和故障预测的研究奠定基础.     

基于多色集合理论的概念设计建模和推理技术研究

对产品信息建模和推理技术的形式化方法进行了研究。将机械产品中存在的约束关系分为3类4种，在功能方法树中以边的形式进行了表示，建立了包含约束信息的功能方法树模型，在此基础上，利用多色集合理论的元素、统一颜色、个人颜色等概念以及多色图，建立了产品概念设计形式化结构模型；从功能分解和约束条件两方面进行了数学形式的描述、推理，给出了实现产品概念设计形式化推理的计算机算法流程；以隔振系统的概念设计为例，应用和验证了以上理论和方法。研究表明，基于多色集合理论建立的机械产品概念设计模型易于形式化描述和推理，方便计算机编程。     

基于多域集成Petri网的飞机装配系统模型

针对飞机装配系统的建模描述、分析诊断等管理问题,提出一种将多域集成概念与Petri网相结合的建模方法。阐述了多域集成Petri网模型的概念以及各个领域网模型的要素表达。给出多域集成Petri网的具体建模步骤,构建了装配资源系统各领域的形式化表达模型,从多角度集成描述了装配系统的组成元素、静态结构与基本属性,基于表达模型分析了系统相应领域的行为性能。以某型号客机装配系统为例论述了多域集成Petri网模型的有效性与可行性。     

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。     

一种基于FMEA的故障网络图自动构建方法研究

针对复杂机电系统故障网络图(FG)模型构建问题,对失效模式和效果分析(FMEA)的方法进行了研究,对FMEA故障模式关联影响和逻辑关系进行了分析,对故障关联矩阵和其形式化表达之间的关系进行了归纳,提出了一种基于FMEA的从故障关联矩阵到FG模型的自动构建方法。利用大型空压机组进行了层次结构分解和故障模式影响的故障网络图的自动构建试验。研究结果表明:该方法能够有效提高FG构建的准确性和效率,可用于对复杂机电系统故障诊断建立准确的FG模型。     

基于参数辨识法的含间隙曲柄滑块机构模型研究

为解决曲柄滑块机构的间隙问题,提高曲柄滑块机构的位置精度。从曲柄滑块机构的简单机理出发建立其简化模型,再利用传感器去测量曲柄滑块机构各构件的运动物理量;然后,利用参数辨识法对曲柄滑块机构的系统参数进行辨识;最后,建立含间隙的曲柄滑块机构模型并进行仿真分析。对比结果表明,利用参数辨识法建立的模型具有较高的准确性且建模过程简单,为复杂非线性机电系统的建模提供了新的思路。     

基于半物理仿真技术的机电伺服系统模型辨识研究

系统模型是进行系统性能分析与设计的基础。为了获得准确的系统数学模型,文章借助于dSPACE实时系统的半物理仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,提出了一种适用于机电伺服系统的模型辨识方法,并以机器人关节伺服系统为对象进行了系统模型辨识实验研究,通过对比离线仿真和半物理仿真结果验证了该方法的有效性。该研究对机电系统建模及控制系统设计具有参考价值。     

基于模糊理论的GO法多时序可靠性分析研究

分析了传统GO法在可靠性分析中的局限性,并在此基础上将一种新的可靠性分析方法--模糊GO法首次引入到机床可靠性研究领域中.给出了模糊成功概率的定义,阐述了模糊GO法的建模步骤,建立了换刀系统的模糊GO图模型,并基于模糊GO法计算公式对换刀系统进行了精确的定量分析,最后通过与FTA和传统GO法计算结果的比较,验证了模糊GO法在数控机床可靠性评价分析中的可用性与正确性.     

基于元动作链理论的数控机床故障分析

利用所提出的元动作链方法建立宏观系统可靠度变化与微观元动作运行失效原因之间的联系,对数控机床运行过程中的运行故障进行了分析。以蜗轮齿面磨损失效为例,分析了微观失效原因与故障发生概率的联系,并综合所得到的故障底事件发生概率曲线,融合成系统可靠性曲线,从而实现系统结构信息、系统运行信息、微观失效原因信息、宏观可靠性模型的高度集成。算例表明,所提出的元动作链模型能够对机床的状态变换进行准确描述,有助于精确分析机电系统所有的故障模式,消除了传统可靠性建模过程中的不确定性。     

数字孪生与TRIZ集成迭代参数演化创新设计过程模型

为体现复杂机电系统动态参数的演化,将数字孪生引入复杂机电系统创新设计过程中,利用数字技术对物理实体对象的特征、行为、形成过程和性能等进行描述建模;将设计参数以及应用TRIZ失效预测工具得到的系统失效参数引入数字孪生模型进行参数演化,发现系统在设计及制造过程中存在的潜在问题。将TRIZ与数字孪生技术结合应用于概念设计阶段,提取设计过程中的设计参数和失效参数并将参数的演化应用于数字孪生技术中,服务于复杂机电系统的全生命周期。结合密集柜式智能立体停车装置的设计实例,验证了所提方法的科学性。     

面向对象的企业组织建模研究

针对ERP系统构建与实施配置中对组织结构及组织规则描述的形式化要求,兼顾企业组织分析与优化的建模需要。基于UML建立企业组织建模元模型,给出与组织建模相关的一组概念,提出3类组织规则,并运用OCL对组织建模的元模型及组织规则进行了形式化描述。     

机载机电公共设备综合管理系统的可靠性分析

机载机电公共设备的综合化管理是第四代战斗机的特点,如何对分布式的公管系统进行可靠性分析和建模是一项重要的工作.实时的得到系统的可靠性指标也是系统进行任务分配和重构的必要条件.这是在分析公管系统结构的基础之上,给出了系统的可靠性计算方法,避免了复杂的算法,为分布式系统的可靠性评价和任务调度提供了实时的量化标准.