基于统计模型检测的DFT定量分析方法

动态故障树(dynamic fault tree, DFT)是对系统进行安全性分析的重要手段,基于马尔可夫链的DFT求解方法存在3个难题:一是仅可分析故障概率为指数分布的系统;二是无法分析共因失效情况;三是可能导致状态空间爆炸。因此提出一种基于统计模型检测的DFT定量分析方法。首先将DFT分解为动态逻辑门、基本构件、共因失效关系、门门和门构件间的逻辑关系;其次将动态逻辑门、基本构件和共因失效关系基于随机混成自动机形式化规约;然后通过逻辑关系重构自动机,形成随机混成自动机网络;最后通过分析一个具有共因失效关系的服从多失效概率分布的飞机结冰探测系统,表明所提方法的有效性。     

基于MCMC的模糊自适应重要抽样法

针对传统的基于马尔可夫链蒙特卡罗 (Markov chain Monte Carlo,MCMC)的自适应重要抽样法只适用于失效边界确定的系统,而不适用于失效域模糊的渐变结构系统问题,提出基于MCMC的模糊自适应重要抽样法。首先从模糊失效域内的某个初始点出发,根据Metropolis准则构造马尔可夫模拟样本点;然后利用自适应核密度估计构建核抽样概率密度函数并进行重要抽样;最后离散化模糊失效域以计算系统的模糊失效概率。该方法合理地解决了以往渐变结构系统性能可靠性难以仿真分析及仿真效率低的难题,具有较高的仿真效率和精度。应用舵机案例对方法的适用性及高效性进行了验证。     

基于马尔可夫过程的k/n(G)系统共因失效分析

利用马尔可夫过程研究了发生共因失效的k/n(G)系统可靠度计算方法。建立了共因失效时部件全部失效和共因失效时多个部件失效这两种情况下,不可修系统和可修系统的马尔可夫模型。分析了系统部分部件属于共因失效组的可靠度计算方法。利用算例验证了所建立的模型的有效性,结果显示,所建立的马尔可夫模型适用范围广,计算方便。     

基于离散时间贝叶斯网络的动态故障树分析的改良方法

传统基于离散时间贝叶斯网络的动态故障树分析方法的计算时间和计算精度受时间分段影响极大。基于复合梯形积分方法分析传统方法的计算误差,提出改良的动态门转化方法,补偿其计算误差。以某测量系统为例,建立动态故障树和贝叶斯网络,验证改良方法的可行性和高效性。结果表明:改良方法在时间分段较小时,能得到精确的系统失效概率。改良方法补偿了传统方法的计算误差,提高了结果的计算精度和计算效率,适用于服从各种常见分布的复杂系统。     

改进的动态故障树转化为二元决策图的成分组合算法与应用

动态故障树分析是可靠性领域的重要分析方法之一,树状结构能够直观反映系统失效逻辑关系,提出一种针对动态故障树的混合分析方法。将动态故障树进行模块化,对于动静态模块按照门的种类分离,改进了现有的静态故障树转换为二元决策图的成分组合法,从而直接得到静态树模块最小割集,按照动态门的种类定义割集序列,对于动态故障树模块按照割集序列求解,将两部分结果合并得到整棵故障树的最简割集序列。最后经过实验验证,算法能够快速有效完成对动态故障树定性分析。     

不完全共因失效系统可靠性预测贝叶斯更新

利用泊松过程描述了系统共因失效(common cause failures, CCF)的发生规律,证明了共因发生可表示为所有多重失效过程的叠加。给出了共因发生率和多重失效率的数学关系,并利用Jeffreys原则求解多重失效率的贝叶斯估计值。解析了不完全CCF机制,并推导出系统可靠度表达式。以一种飞行数据记录系统为例,基于独立失效和不完全CCF建立了可靠度函数,并与完全CCF和不考虑CCF的假设结果进行对比,说明了该模型能更合理地对系统可靠性进行预测。另外,通过参数的贝叶斯更新,动态地反映了系统可靠性的变化规律,为系统检修周期的确定等问题提供了依据。     

基于MCS的多状态复杂系统可靠性评估

同时考虑了部件选择性失效传播引起的共因失效以及系统的不完全保护,提出了一种面向多状态复杂系统的基于蒙特卡洛模拟(MCS)的可靠性评估算法.传统方法只能解决可以转化为串、并联结构的简单系统的可靠性评估问题,而本文提出的算法打破了这种限制,使得其应用范围更加广泛.最后,通过两个示例说明了算法的有效性以及其因失效与不完全保护对系统可靠性的影响.     

基于GERT网络的非等概率共因失效系统故障间隔期预测

利用泊松过程描述了系统共因失效的发生规律,并针对冲击应力下各部件失效概率不同的假设,以状态转移概率和冲击应力间隔时间为GERT网络的参数,构建了非等概率共因失效下的故障间隔期预测模型,并利用流图增益矩阵进行传递函数的快速求解。按照系统最小割集划分故障模式,将系统分解成若干个GERT子网络,并分析各自故障间隔期,以间隔时间最短的最小割集作为决定系统平均无故障时长的关键割集。与已有文献中的方法进行对比,详细讨论了本文所提方法计算非等概率共因失效系统故障间隔期的优势。最后的仿真结果表明,本文提出的模型能够正确预测系统的平均无故障时间。     

基于模糊集合论的故障树分析方法及其应用

传统的故障树分析方法是基于概率论的 ,其失效概率通常要根据大量的第一手数据进行估计 ,然而 ,实际上不可能收集到足够多的第一手数据。首先分析了传统故障树分析的不足 ,提出了一种基于梯形模糊数算术运算的故障树分析方法 ,阐述了将各种模糊数转换成梯形模糊数的途径 ,最后 ,给出了该方法的一个应用实例。结果说明 ,所提出的故障树分析方法具有很好的灵活性和适应性。     

考虑灾情不确定性的电网应急响应失效评估方法

作为关键基础设施之一，电网应急管理关系到城市的安全与稳定。一旦未能及时有效地抢修受损电网，可能会导致较为严重的后果。在不确定灾情下，电网应急响应系统将面临更大的风险。在提升应急能力的同时，关注电网应急响应失效尤为重要。因此，考虑灾情的不确定性并基于相关研究，采用故障树分析法评估电网应急响应失效。基于电网应急响应系统阐述了电网应急响应失效的定义与特征，并构建了一般灾情下的电网应急响应失效故障树。阐述了基于下行法的最小电网应急响应失效集生成方法，并结合模糊语义分析法、证据理论的合成规则与故障树的概率计算方法评估不确定灾情下电网应急响应失效的发生概率。最后，以Z市电网为例，基于目标灾情所简化的电网应急响应失效故障树，阐述了本文所提方法的可行性与有效性。     

考虑抑制耦合关系的5G业务故障分析方法

5G网络业务对基础设施的共用关系使得其业务故障逻辑更为复杂, 具体体现在业务故障间耦合关系的形成。其中抑制耦合作为一类特殊的业务故障耦合关系, 体现了业务故障间此消彼长、相互抑制的关联关系, 极大程度上影响着业务的运行情况。为了对抑制耦合影响下的5G业务故障进行分析, 本文基于对业务故障间抑制耦合关系的考虑, 提出了耦合故障树分析方法, 基于该方法本文实现了对抑制耦合关系影响下业务故障的解析评估。5G轮胎吊案例的分析与对比, 证明了本文所提方法的有效性。     

基于FTA与LS-SVM的航空部件危险性分级方法

针对目前危险性分级方法的不足,提出了基于故障树分析(fault tree analysis, FTA)与最小支持向量机(least square support vector machine, LS-SVM)的航空部件危险性定量分级方法。首先通过布尔代数法对FTA进行逻辑描述,采用概率重要度表示部件失效的后果严重程度,在此基础上通过LS-SVM对航空部件的危险性进行分级。实例证明,该方法能够准确地反映航空部件对飞行安全的影响。     

一种基于非线性频谱分析的故障预报技术及应用

首先改进了一种非线性系统广义频率响应函数(GFRF)的辨识算法,提高了辨识结果的精度和鲁棒性,并依此提出了一种基于非线性频谱分析的非线性系统早期故障预报方法.然后,利用该方法对某型直升机并联电动舵机进行了实际故障预报.多次的实际检测结果表明了该早期故障预报方法的有效性.该方法的特点是:算法简单,计算量小,适合于在线故障检测和预报,可为一大类非线性系统的早期故障预报研究提供一种新途径,有着广阔的工程应用前景.     

基于最小割序集的独立电力系统可靠性分析

故障树分析方法是对系统进行可靠性评估的有效方法,但在独立电力系统可靠性的计算中存在可靠性参数计算量大、求解困难等问题。对此,采用故障树最小割序集方法求解独立电力系统的可靠性指标,针对求解可靠性指标时存在的组合爆炸问题,提出了基于时间运算符求解最小割序集的方法。运用分层模块的方法简化动态故障树模型,并根据最小割序集的逻辑运算规则得到最小割序集。最后运用失效概率公式求解得到独立电力系统的可靠性指标。以某常规独立电力系统和B787飞机电力系统可靠性分析为例,验证了所提算法的可行性和正确性,为求解独立电力系统的可靠性指标提供了一种新的思路。     

Decision tree support vector machine based on genetic algorithm for multi-class classification

To solve the multi-class fault diagnosis tasks, decision tree support vector machine (DTSVM), which combines SVM and decision tree using the concept of dichotomy, is proposed. Since the classification performance of DTSVM highly depends on its structure, to cluster the multi-classes with maximum distance between the clustering centers of the two sub-classes, genetic algorithm is introduced into the formation of decision tree, so that the most separable classes would be separated at each node of decisions tree. Numerical simulations conducted on three datasets compared with "one-against-all" and "one-against-one" demonstrate the proposed method has better performance and higher generalization ability than the two conventional methods.     

基于模糊逻辑系统的武器系统故障诊断研究

复杂的大型武器系统中广泛存在着模糊问题 ,某些故障与征兆之间的关系更具有模糊性。理论和实践表明 ,用模糊数学的方法处理这类模糊问题具有明显的优势 ,而模糊逻辑则是模糊数学的重要方法。首先讨论了一般的模糊逻辑系统模型 ,研究了基于模糊逻辑系统的故障诊断方法 ,并结合故障诊断问题 ,建立了基于模糊逻辑系统的大型武器系统故障诊断模型 ,对诊断过程和结果进行了分析     

Fault detection for networked systems subject to access constraints and packet dropouts

This paper addresses the problem of fault detection(FD) for networked systems with access constraints and packet dropouts.Two independent Markov chains are used to describe the sequences of channels which are available for communication at an instant and the packet dropout process,respectively.Performance indexes H∞ and H_ are introduced to describe the robustness of residual against external disturbances and sensitivity of residual to faults,respectively.By using a mode-dependent fault detection filter(FDF) as residual generator,the addressed FD problem is converted into an auxiliary filter design problem with the above index constraints.A sufficient condition for the existence of the FDF is derived in terms of certain linear matrix inequalities(LMIs).When these LMIs are feasible,the explicit expression of the desired FDF can also be characterized.A numerical example is exploited to show the usefulness of the proposed results.     

基于迭代学习-未知输入观测器的卫星姿控系统鲁棒故障重构

针对卫星姿控系统出现执行机构故障,提出一种基于迭代学习-未知输入观测器(iterative learning unknown input observer, IL-UIO)的鲁棒故障重构方法。首先,考虑卫星出现空间干扰力矩、模型不确定性以及陀螺漂移,建立小角度机动时的非线性姿控系统模型。其次,采用UIO干扰解耦原理和H_∞控制思想,设计IL-UIO估计卫星姿态欧拉角和角速度的同时,利用IL算法实现执行机构鲁棒故障重构。并利用Lyapunov稳定性理论证明了IL-UIO稳定性和动态故障偏差最终有界, 通过线性矩阵不等式(linear matrix inequaliry, LMI)工具箱求解了观测器部分参数矩阵。最后,建立卫星闭环姿控系统并进行仿真,仿真结果验证了此方法的有效性。