基于广义随机Petri网的复杂系统可靠性分析与维修策略

发布时间：2021-11-16 04:18

　　近年来,安全关键系统在汽车、航空航天和能源等行业得到广泛应用,这些系统对可靠性有非常高的要求。冗余技术的大量应用给系统带来高可靠性的同时,也增加了系统结构的复杂度。复杂系统的可靠性分析面临着认知不确定性、动态故障行为和共因失效等挑战。如何在这些因素的影响下对系统进行可靠性分析并制定相应的维修策略,具有极为重要的意义。首先,针对系统动态故障行为,采用动态故障树进行建模。针对复杂系统中采用大量冗余技术导致的认知不确定性问题,本论文提出一个利用专家评估来获取故障树底事件故障数据的框架。此框架聘请一组异质组专家对底事件进行评估,并通过直觉模糊加权平均算子聚合专家意见,最后通过去模糊化得到底事件故障率。同时,针对专家的主观性对评估结果的负面影响,采用模糊层次分析法和环比评分法确定混合专家权重。其次,针对传统动态故障树分析方法存在状态空间爆炸问题,本论文提出一种将动态故障树模型转化为等效广义随机Petri网模型的分析方法。该方法将动态故障树的逻辑门、底事件、中间事件和顶事件向广义随机Petri网作一一映射,利用广义随机Petri网求解动态故障树。该方法与专家评估相结合,有效地解决了认知不确定性下对... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１四种主要的动态逻辑门符号??故障树分析是系统安全性和可靠性分析的一种有效分析方法，主要应用于??

?第２章认知不确定性下复杂系统动态故障树模型的构建???输出?输出??Ａ?▲??ＳＰＡＲＥ???ＳＥＱ??Ａ?Ａ?“?￣￣＾＾??參？?？?？?？．??主要输入备用输入?输入输入输入??不?ｘ２?ｘ？?Ｘ：?ｘ２?ｘｎ??（ｃ）?（ｄ）??图２．１四种主要的动态逻辑门符号??故障树分析是系统安全性和可靠性分析的一种有效分析方法，主要应用于??核动力、航空航天和土木工程等领域。通过故障树分析，工程人员可以找到系统??失效的原因，并制定相应维修策略。故障树分析的主要目标包括：??＞确定最小割集，最小割集是导致顶事件发生的基本事件的集合；??＞在规定总时间ｔ和规定时间间隔Ａｔ的条件下，求顶事件发生的概率；??＞识别系统中需要改进的方面（如组件、结构），降低顶事件发生的概率。??构建故障树模型是对整个系统进行可靠性分析的基础，为了更准确、更贴切??地构建故障树模型，工程建模人员需要熟悉整个系统的功能和故障机制，了解部??件之间的耦合关系。故障树模型的构建流程如图２．２所示??＼???Ｉ?？确定顶事件，中间事件和底事件？???１收集系统部件的故｜??－Ｔ－???Ｉ?障麵?Ｉ??ｉ???Ｉ???１?分析事件之间的逻辑关系，选用合??１???Ｉ?｜?适的连接??■分析系统的配置和Ｉ?Ｂ??１?故障机理?Ｉ??Ｉ?｜?析顶事件是否还由其他事件组??１?Ｊ??建模完成??图２．２故障树的构建流程??１０??

从未故障的新型系统部件，无法计算其??故障率。与其他方法相比，专家评估通过异质组或同质组的专家群体直接获取底??事件的故障数据。然而，不同专家的背景和知识存在差异，这影响了专家们对基??本事件的看法。因此，使用专家评估时，应该给每个专家分配不同的权重，而不??是简单地认为他们的意见同等重要。本论文采用模糊层次分析法和环比评分法??计算混合专家权重，利用语言值描述专家对基本事件的看法，然后将语言值转换??为相应的直觉模糊数进行计算，最后利用直觉模糊加权平均算子对专家意见进??行汇总。图２．３展示了基于直觉模糊数和专家评估的底事件故障率评估流程。?????????直觉模糊加?底事件故障??权集结算子一￣＾解模糊模块—＾率的生成—??????Ａ??领域专家评Ｉ?专家权重??估徽ｐ?混钱家权??ｆ?＼＾家评估?１?＼?重??语言值子模１?１?ＤＡＲＥ＇??＇块?ｊ?ｔＷｊｐ?ｒａ?—??＊?Ｖ．???图２．３基于直觉模糊数和专家评估的底事件故障率评估流程??１１??


本文编号：3498133