基于DFTA民机复杂系统安全性评估方法研究

本文通过分析民用飞机复杂系统的适航要求以及符合性验证方法,针对复杂系统适航安全性评估中建立故障树困难的问题,提出利用动态逻辑门建立动态故障树并模块的方法,并研究了动态子树的分析方法。最后以燃油系统为案例,分析燃油了系统的适航要求,提出燃油系统适航安全性评估的基本流程。     

形式化方法在飞机轮刹系统安全性分析中的应用

在民机设计领域,大多数传统的系统安全性分析具有高度的主观性并依赖于工程师们的实践经验,其分析结果无法做到完整、一致、无误。而近年来兴起的形式化方法却能弥补这些不足。形式化方法就是用具有形式语义的记号和工具明确地表述出所设计系统的安全性需求,即给出系统的规范,并根据系统规范利用上述记号和工具对给定系统所具有的性质和最终实现的正确性进行严格的证明。本文将以ARP4761中所述的轮刹系统为例,简单介绍形式化方法是如何应用于验证民机设计方案的。虽然做不到面面俱到,但可以让人们对该方法的执行过程有一定的了解。     

基于复杂网络理论的流程工业系统安全性分析

以复杂网络理论为基础，通过对流程工业系统的结构脆弱性分析，提出了一种新的系统安全性评估方法．通过构建流程工业系统网络模型、分析其拓扑结构特性和固有特征，建立了基于复杂网络特性的连锁故障模型，用该模型对网络中故障点所引起的级联效应进行了分析，并对连锁故障的严重程度进行了仿真．以田纳西一伊斯曼化工过程为例，对所提出的方法进行了分析验证，结果表明，该方法可以从复杂网络角度分析和理解系统连锁故障的本质，识别系统中的关键点和脆弱点，为安全控制和故障预防系统的合理设计提供了依据．     

飞机整机级系统安全性指标分析

针对整机级系统安全性评估中安全性指标的选择与确定问题，分析对比了国内常用安全性参数之间的区别,指出了其在系统安全性评估应用中的缺点;根据系统安全性的特点,提出了飞机整机级系统安全性指标的要求和维度;借鉴国外系统安全性评估的成功经验,结合可靠性,提出了指标选择和量化的具体方法,并举例说明安全性指标的应用时机和使用方法。研究表明,将安全性与可靠性相结合,选择影响飞机安全性的可靠性指标进行机整机级系统安全性评估,可以解决传统安全性参数量化困难、不适用等问题,是一种可行并且合理的方法。     

基于FTA与BAM神经网络融合的飞机故障诊断方法

飞机由大量彼此关联的组件组合而成,其大规模特性使得基于故障树(FTA)和基于神经网络的故障诊断方法在应用于其故障诊断时分别存在空间爆炸问题和训练样本整理困难问题.本文融合故障树和BAM神经网络,由故障树归纳出系统所有的故障模式,整理出BAM神经网络所需的具有规范性、独立性、正交性的训练样本,然后用BAM神经网络实现飞机故障的快速和准确诊断.实验评估结果表明,融合方法有良好的可扩展性,而且故障判别率提升了20%.     

基于系统理论过程分析方法的无人艇航行安全性分析

近年来,水上交通正朝着无人化、自主化方向发展.水面无人艇是水上交通工具中尺度较小、自主化程度较高的一类.面对复杂的海洋环境,高度集成的无人艇难免由于组件交互失效、内外干扰等造成航行安全事故.在无人艇设计过程中提高其安全性成为面向水上应用的无人艇研发的重要环节.为此,采用系统理论过程分析方法评估无人艇航行安全并给出安全优化对策.针对Pixhawk无人艇软硬件架构搭建事故致因模型.采用系统理论过程分析方法分析系统级危险、不安全控制行为及原因.最后,从三个方面提出了提高航行安全性的设计建议,从控制系统角度提高了Pixhawk无人艇航行安全设计能力.     

城市自动驾驶决策系统安全分析与策略设计

基于系统理论过程分析(system theory process analysis,STPA),提出了一种面向高等级自动驾驶决策系统的安全性开发方法。该方法应用在一个城市自动驾驶决策系统的原型开发阶段,通过安全分析得到系统的70个不安全控制行为。针对其中3个功能状态,分析得到10个不安全控制行为原因,提出9个安全策略。应用其中一个典型安全策略进行系统改进,通过仿真试验对其进行了验证。试验结果表明,基于所提出方法设计的安全策略有效可行,提出的方法能够提高自动驾驶决策系统的安全性。     

基于模型和故障树的飞机故障诊断方法研究

随着科技的进步,航空工业迅速发展,大量高科技机载设备的使用大大增强了飞机的性能,但同时也增加了系统的复杂性和设备之间的耦合度,进一步增加了飞机系统故障诊断的难度。单一的故障诊断方法由于其局限性,很难满足复杂装备的诊断需求,因此,不同故障诊断方法相互融合的综合故障诊断技术成为航空领域研究的热点。本文针对飞机外场排故的实际需求,提出了基于模型和故障树的故障诊断方法,其原理是,根据外场模块化排故的特点和飞机设计知识,建立以LRU(外场可更换单元)为对象的飞机物理模型(基于LRU的简化飞机系统模型),描述针对特定功能的系统结构、行为和功能,再针对LRU建立故障事件,根据LRU之间的连接关系分析故障事件之间的逻辑关系,建立故障的传播路径,通过树的合成算法,生成系统故障树模型。在故障诊断时,通过物理模型和故障树的相互配合进行故障诊断,基本思想是,将物理模型作为故障观察窗口,比较系统在正常情况下的预期行为和实际行为之间的差异,判断故障事件是否发生,利用故障树的逻辑关系进行推理,再将推理过程在物理模型上进行直观展示,模拟LRU之间的故障传播,确定疑似故障件。基于上诉方法,利用Dorado平台和G2开发系统开发了基于模型和故障树的飞机外场故障诊断系统,并结合某型号飞机的刹车系统对该故障诊断方法进行了验证。     

基于FTA的飞机液压刹车故障诊断专家系统

故障诊断专家系统可以指导人员快速准确地排除各种故障.结合故障树分析法(FTA)建造专家系统的知识库,可以解决专家系统知识获取的"瓶颈"问题,提高推理效率.用故障树分析法对某型飞机液压刹车系统的故障进行了研究,绘制了故障树并定性分析.故障诊断专家系统在实际应用中取得了较好的效果.     

复杂系统的多维随机过程的预测方法

提出了具有模糊特性的一类复杂系统的多维循环随机过程的预测方法，其基本思想是搜索复杂系统中曾经出现的类比态势；论述了实现该方法的一种合理组成的算法，其基本部分是进行算法参数的优化，列举了一个实例：股票交易活动预测问题。     

基于粗糙集理论的故障树重要度分析

在工程风险评价的失效可能性计算中,故障树重要度分析是一项重要技术,它经常遇到许多不确定、不完整的因素.采用粗糙集理论对这些不确定、不完整数据进行处理与分析,并通过埋地燃气管道的外腐蚀故障树重要度分析的实例,阐述了粗糙集理论的概念、原理、方法和应用.结果表明,粗糙集理论是一种完全基于客观的综合重要度分析方法,在工程上具有实用意义.     

基于涡轮风扇发动机控制系统的安全性分析评价

阐述了对涡轮风扇发动机控制系统分析评价的必要性,分别对故障树和马尔科夫分析评价法进行了介绍和综合对比,提出一种基于模糊马尔科夫模型的动态故障树分析评价方法:将故障树里的动态逻辑转换为马尔科夫模型,来解决动态逻辑门的求解问题,实例证明此方法能有效解决具有动态失效特征的复杂系统的建模问题.     

阶段任务系统可靠性分析30a研究进展

阶段任务系统(Phased Mission Systems,PMS)的应用几乎渗透到现代人类社会的各种关键应用领域,其可靠性分析是一个非常重要的研究课题.对PMS可靠性分析30 a的发展情况作了简要的概括和总结,介绍了30多年里PMS可靠性分析所涉及的核心研究点,包括树结构分析、BDD分析、HCTMC分析和MRP分析;深入分析了它的发展现状和目前所存在的问题;从推动PMS可靠性分析应用和发展的角度出发,展望了未来的研究方向.     

基于逆系统方法的航空发动机逆模型控制系统设计

航空发动机是一个典型的强非线性系统。传统的PID控制通常是对发动机的设计点进行线性化,但这种方法仅能保证发动机在设计点有较好的控制性能,在其他状态的控制性能则较差。针对这个缺点,利用逆系统方法,建立发动机的逆模型,并基于此逆模型设计发动机的逆模型控制系统。仿真结果表明,逆模型控制系统具有较快的响应速度,同时精度符合控制要求。     

基于安全性的电动垂直起降飞行器飞控系统架构设计

飞行控制系统作为电动垂直起降（electric vertical take-off and landing,eVTOL）飞行器的关键机载系统,需要具备和民机同样的安全性。为了设计满足eVTOL飞行器需求的飞控系统架构,根据适航规章梳理了安全性要求,并基于安全性要求介绍了eVTOL飞行器飞控系统飞控计算机、传感器和作动器余度设计技术,设计了一种基于安全性考虑的eVTOL飞行器飞控系统架构;分析了eVTOL飞行器旋翼构型下的典型功能危险,并采用故障树进行了安全性分析。结果表明,设计的飞控系统架构的典型功能危险能够满足失效概率的要求。     

基于功能危险分析的数控机床主传动系统故障树分析

针对数控机床主传动系统故障树分析中顶事件选择片面的问题,指出进行功能危险分析为顶事件的选择提供技术和理论依据,即以功能危险分析的输出作为故障树分析的输入建立故障树.采用上行法对故障树求最小割集并进行分析,确定出系统的薄弱环节,验证了应用功能危险分析技术确定故障树顶事件的有效性.     

基于未确知理论的瓦斯防治系统安全评价方法

煤矿生产系统的安全问题涉及诸多不确定信息,导致煤矿安全评价中,尤其是瓦斯防治系统的安全评价存在着很多复杂而又不确定因素,加之很多安全评价方法理论性太强,很难在实际中得到应用。未确知理论是研究未确知信息的一门科学,本文基于未确知理论提出煤矿瓦斯防治系统的评价方法,并且将其应用到海石湾煤矿瓦斯防治系统中,得出其安全等级,达到了预期的应用效果。论文研究对矿井瓦斯防治和评价工作具有一定的理论指导和借鉴意义。     

厦门港船舶航行环境系统的安全分析

以厦门港海上交通事故资料为基础,从理论上探讨了安全系统工程方法在船舶航行环境系统安全分析中的应用,提出了厦门港船舶航行环境的主要潜在危险,并在事故树分析的基础上,获得了厦门港海上交通事故的航行环境原因及其重要度,这对该水域的系统安全分析和采取安全措施具有一定的意义。     

基于SPH法的飞机风挡鸟撞失效破坏研究

运用SPH方法模拟了鸟撞飞机风挡的过程,鸟体模型采用SPH法建立,风挡模型采用Lagrange法定义,鸟体以515km/h、562km/h和600km/h的速度分别撞击风挡对称线上前1/3点。通过仿真模拟,获取了鸟体撞击风挡的应变、位移、应力曲线,风挡失效损伤演化过程,并与试验结果对比,证明所建鸟撞风挡有限元模型可以准确预测风挡的鸟撞动态响应。研究表明：鸟体撞击风挡对称线前1/3点时,风挡最大变形发生在风挡中间部位;风挡在弯曲作用下首先会在内表面发生失效破坏;撞速为600km/h的风挡发生失效破坏后,在撞击区域形成多条与风挡对称线呈大约50°夹角的裂纹及少部分横向裂纹。     

基于T-S模糊故障树分析的液压系统故障搜索策略

提出一种基于T-S模糊故障树分析的故障搜索策略。以某型液压载重车支腿液压系统故障树为例,在给出T-S模糊故障树基本事件的T-S关键重要度概念和计算方法的基础上,综合考虑基本事件的T-S关键重要度和搜索费用等因素,采用逼近理想解排序法(TOPSIS)计算出故障方案的搜索顺序。该方法克服了传统故障树分析方法在故障搜索中二态假设的局限,分析了在不同顶事件故障程度的条件下的故障搜索策略,增加了故障搜索结果的准确度,提高了故障诊断的可行性。