一种可配置动态故障树的定量分析方法研究
发布时间：2021-10-20 22:48
系统是相互作用的结构和功能的单位,是动态且复杂的整体,随着金融、教育、医疗、科研等领域对系统的广泛应用,系统的规模愈加庞大,结构也愈加复杂。确保相对冗杂的动态系统在具体的运行过程当中呈现出良好的稳定性以及安全性是当今形势下计算机相关领域中一个重要的课题。动态故障树分析法能够有效对系统的安全性进行分析,目前被广泛应用在动态系统的可靠性分析中。对于动态系统,传统形式的静态故障树无法描述其中的时序逻辑关系,动态故障树引入了动态逻辑门合理的解决了这一问题。然而,动态故障树缺少精确的生成方法,容易导致动态故障树构建过程中准确性降低,在建模过程中潜在问题被发现的难度较高,进而降低了对动态系统展开的一系列可靠性分析结果的准确性。此外,因为动态故障树分析法本身存在相对较为复杂的动态特性,现阶段展开动态故障树定量分析的局限性较大,不仅需要专业人员展开相应的分析,而且涉及到的求解时间较长,也较难达到高精度的要求,故相关领域迫切需求一种相对完善的动态故障树定量分析方法。为有效解决上述问题,本文基于物料表（BOM）提出一种BOM表与子件表相结合的动态故障树搭建方式,根据BOM表的自动加载特性灵活配置故障树的生...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１静态故障树中常用的事件符号??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｅｖｅｎｔ?ｓｙｍｂｏｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｕｎｉｆｉｅｄ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅ??
?一种可配置动态故障树的定量分析方法研宄???定义２－２：事件、正常事件与故障事件??（１）事件：对元部件以及系统的状态进行描述；??（２）正常事件：可以顺利的完成相关的功能，而且不会出现任何问题和失误或失??效的情况；??（３）故障事件：无法顺利完成有效功能的事件［３６］。??因为故障树通常是利用图形的方式来体现，所以符号的重要性毋庸置疑，是在表达??过程中不可缺少的一部分。图２．１便展示了传统故障树中使用的符号。图２．２展示了常??用的逻辑门符号。??□〇？?Ａ??＿矩形符号?圆形符号?菱形符号?转入、转出符号??表示顶事件、中间事?表示底事件?表示为未展开事件?表示换页??件??图２．１静态故障树中常用的事件符号??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｅｖｅｎｔ?ｓｙｍｂｏｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｕｎｉｆｉｅｄ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅ??（１）矩形符号：对中间事件或顶事件进行表示。顶事件指的是系统中不愿意出现??的事件，在故障树的最顶端，而中间事件则是介于顶事件以及底事件二者之间，中间事??件以及底事件都应通过逻辑门对其展开深入的分解。??（２）圆形符号：用来表示底事件，主要是处在故障树的最底端，通常指的是无法??分解的事件，在对故障树进行分析时，通常会将全部底事件当成定性分析的最终结果。??（３）菱形符号：用来代表未被探明的事件，他也处于故障树的最底端，是一种未??知的事件，主要是提醒相关的设计工作者不应对其重复分解，与底事件有一定的不同。??（４）转入、转出符号：在构建大规模故障树的过程中，通常会用它当做连接的子??模块，这样多边可以减少构建故障树过程中的困难。??６?厶厶厶?＾??与
?一种可配置动态故障树的定量分析方法研宄???表２．２示例故障树概率??Ｔａｂ．?２．２?Ｓａｍｐｌｅ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅ?ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ??￣￣Ｘｌ?Ｘ２?Ｘ３?Ｘ４?Ｘ５??概率表示?Ｑ１?Ｑ２?Ｑ２?Ｑ４?Ｑ５?Ｑ６??利用布尔代数求解法，对故障树的顶事件概率进行求解，需要先利用布尔代数对最??小割集进行表示，可以利用逻辑加“?＋?”对故障树或门与输入之间的联系进行表示，利??用逻辑积“?？”对与门与输入之间的关系进行表达，所以可以利用顶事件对底事件积之??和进行表达，表达式为：??Ｑ?＝?ｑｌｑ２ｑ３?＋?ｑ３ｑＡ?＋?ｑ４ｑ５?＋?ｑ６?＾?＾??２．?１．２动态故障树??所谓的动态故障树指的是在静态故障树中加入了一些动态逻辑门，例如功能相关??门，优先与门以及冷备件门等；通过在其中加入动态逻辑门，可以对相关的系统动态变??化进行描述，进行安全性以及可靠性的分析，增加的逻辑门所对应的符号如图２．４。????ＦＤＥＰ?ＳＥＱ??１?￣￣ｒ?ｔｔ?ｎ￣￣ｒ??功能相关门?优先与门??Ｉ?Ｉ?Ｉ??丨ＣＳＰ?ｙ／ＳＰ?｜ＨＳＰ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｒ?ｉ?ｒ??冷备件门?温备件门?热备件门??图２．４故障树中常用动态故障门??Ｆｉｇ．?２．４?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｆａｕｌｔ?ｇａｔｅｓ?ａｒｅ?ｃｏｍｍｏｎｌｙ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅｓ??（ｉ）功能相关门主要是由一些相关事件和触发事件组成，如果发生了触发事件，??相关事件也会随之发生，功能相关门主要是对相关的事件进行约束，来完成对系统工作??进行控制的目的。??－１２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]惯导测试装置控制系统仿真及误差补偿研究[J]. 张功,王春喜,杨凤闹,刘峰,周英民. 测试技术学报. 2019(05)
[2]BOM的存储结构与遍历算法的优化及实现[J]. 堵士俊,吉卫喜,孙斌,钱德成. 计算机系统应用. 2015(03)
[3]一种状态事件故障树的时间特性分析方法[J]. 徐丙凤,黄志球,胡军,魏欧,李伟湋. 软件学报. 2015(02)
[4]动态故障树的不交化定量分析方法[J]. 张红林,张春元,刘东,付剑. 计算机研究与发展. 2012(05)
博士论文
[1]非线性状态空间模型贝叶斯估计中的高效粒子MCMC算法[D]. 杨远.厦门大学 2017
[2]复杂计算机系统可用性评测技术研究[D]. 冯懿.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于安全需求扩展的软件安全性分析方法研究[D]. 曹德建.南京航空航天大学 2015
[2]基于故障树的航电软件系统安全性验证方法研究[D]. 马琳.南京航空航天大学 2012
[3]动态故障树分析方法及其实现[D]. 高顺川.国防科学技术大学 2005
[4]动态故障树分析方法研究[D]. 季会媛.国防科学技术大学 2002
本文编号：3447733
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１静态故障树中常用的事件符号??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｅｖｅｎｔ?ｓｙｍｂｏｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｕｎｉｆｉｅｄ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅ??
?一种可配置动态故障树的定量分析方法研宄???定义２－２：事件、正常事件与故障事件??（１）事件：对元部件以及系统的状态进行描述；??（２）正常事件：可以顺利的完成相关的功能，而且不会出现任何问题和失误或失??效的情况；??（３）故障事件：无法顺利完成有效功能的事件［３６］。??因为故障树通常是利用图形的方式来体现，所以符号的重要性毋庸置疑，是在表达??过程中不可缺少的一部分。图２．１便展示了传统故障树中使用的符号。图２．２展示了常??用的逻辑门符号。??□〇？?Ａ??＿矩形符号?圆形符号?菱形符号?转入、转出符号??表示顶事件、中间事?表示底事件?表示为未展开事件?表示换页??件??图２．１静态故障树中常用的事件符号??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｅｖｅｎｔ?ｓｙｍｂｏｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｕｎｉｆｉｅｄ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅ??（１）矩形符号：对中间事件或顶事件进行表示。顶事件指的是系统中不愿意出现??的事件，在故障树的最顶端，而中间事件则是介于顶事件以及底事件二者之间，中间事??件以及底事件都应通过逻辑门对其展开深入的分解。??（２）圆形符号：用来表示底事件，主要是处在故障树的最底端，通常指的是无法??分解的事件，在对故障树进行分析时，通常会将全部底事件当成定性分析的最终结果。??（３）菱形符号：用来代表未被探明的事件，他也处于故障树的最底端，是一种未??知的事件，主要是提醒相关的设计工作者不应对其重复分解，与底事件有一定的不同。??（４）转入、转出符号：在构建大规模故障树的过程中，通常会用它当做连接的子??模块，这样多边可以减少构建故障树过程中的困难。??６?厶厶厶?＾??与
?一种可配置动态故障树的定量分析方法研宄???表２．２示例故障树概率??Ｔａｂ．?２．２?Ｓａｍｐｌｅ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅ?ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ??￣￣Ｘｌ?Ｘ２?Ｘ３?Ｘ４?Ｘ５??概率表示?Ｑ１?Ｑ２?Ｑ２?Ｑ４?Ｑ５?Ｑ６??利用布尔代数求解法，对故障树的顶事件概率进行求解，需要先利用布尔代数对最??小割集进行表示，可以利用逻辑加“?＋?”对故障树或门与输入之间的联系进行表示，利??用逻辑积“?？”对与门与输入之间的关系进行表达，所以可以利用顶事件对底事件积之??和进行表达，表达式为：??Ｑ?＝?ｑｌｑ２ｑ３?＋?ｑ３ｑＡ?＋?ｑ４ｑ５?＋?ｑ６?＾?＾??２．?１．２动态故障树??所谓的动态故障树指的是在静态故障树中加入了一些动态逻辑门，例如功能相关??门，优先与门以及冷备件门等；通过在其中加入动态逻辑门，可以对相关的系统动态变??化进行描述，进行安全性以及可靠性的分析，增加的逻辑门所对应的符号如图２．４。????ＦＤＥＰ?ＳＥＱ??１?￣￣ｒ?ｔｔ?ｎ￣￣ｒ??功能相关门?优先与门??Ｉ?Ｉ?Ｉ??丨ＣＳＰ?ｙ／ＳＰ?｜ＨＳＰ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｒ?ｉ?ｒ??冷备件门?温备件门?热备件门??图２．４故障树中常用动态故障门??Ｆｉｇ．?２．４?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｆａｕｌｔ?ｇａｔｅｓ?ａｒｅ?ｃｏｍｍｏｎｌｙ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ?ｔｒｅｅｓ??（ｉ）功能相关门主要是由一些相关事件和触发事件组成，如果发生了触发事件，??相关事件也会随之发生，功能相关门主要是对相关的事件进行约束，来完成对系统工作??进行控制的目的。??－１２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]惯导测试装置控制系统仿真及误差补偿研究[J]. 张功,王春喜,杨凤闹,刘峰,周英民. 测试技术学报. 2019(05)
[2]BOM的存储结构与遍历算法的优化及实现[J]. 堵士俊,吉卫喜,孙斌,钱德成. 计算机系统应用. 2015(03)
[3]一种状态事件故障树的时间特性分析方法[J]. 徐丙凤,黄志球,胡军,魏欧,李伟湋. 软件学报. 2015(02)
[4]动态故障树的不交化定量分析方法[J]. 张红林,张春元,刘东,付剑. 计算机研究与发展. 2012(05)
博士论文
[1]非线性状态空间模型贝叶斯估计中的高效粒子MCMC算法[D]. 杨远.厦门大学 2017
[2]复杂计算机系统可用性评测技术研究[D]. 冯懿.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于安全需求扩展的软件安全性分析方法研究[D]. 曹德建.南京航空航天大学 2015
[2]基于故障树的航电软件系统安全性验证方法研究[D]. 马琳.南京航空航天大学 2012
[3]动态故障树分析方法及其实现[D]. 高顺川.国防科学技术大学 2005
[4]动态故障树分析方法研究[D]. 季会媛.国防科学技术大学 2002
本文编号：3447733
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