基于离散时间贝叶斯网络的动态故障树分析方法

提出了一种基于离散时间贝叶斯网络的动态故障树分析方法.首先给出优先与门、顺序相关门、备件门、功能相关门等动态逻辑门向离散时间贝叶斯网络的转化方法,在得到动态故障树对应的离散时间贝叶斯网络之后,再利用贝叶斯网络推理算法计算、诊断和预计顶事件概率、重要度等常规分析结果.对数字飞控计算机系统进行的分析表明,该方法能够保证较高的求解精度,其相对误差均保持在0.4%以内,而且易于扩展到多态和非确定性逻辑关系的情形.

基于贝叶斯网络的复杂系统动态故障树定量分析方法

动态故障树的贝叶斯网络分析方法存在局部组合爆炸和备件门节点失效时间仅能是指数分布的不足.首先,给出动态故障树转换为离散时间贝叶斯网络的方法,该方法使用一个确定性函数来替代条件概率表,避免了局部组合爆炸.然后,根据备件门的失效机理和对应的贝叶斯网络结构特征,解决了备件节点失效时间仅能是指数分布的限制.最后,提出一种基于动态故障树的贝叶斯网络精确推理算法,基于该算法给出了系统失效分布、组件重要度等概率计算.实验结果表明,该方法能有效地分析和评估安全攸关系统的概率特性.

动态故障树分析方法在软、硬件容错计算机系统中的应用

结合几个动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转化,介绍了一种新的动态故障树建模分析方法,用来解决不可修系统中对动态时序特性的建模困难问题。并给出了一个具体的例子,应用这种方法对其进行分析。分析结果表明,软、硬件容错技术在计算机系统中的应用,可以显著提高系统的可靠性。

基于顺序二元决策图的动态故障树分析

针对现有动态故障树分析方法存在的状态空间爆炸、计算效率低、适用范围有限等缺点,提出一种基于顺序二元决策图的动态故障树分析方法。在将动态逻辑门转化为含顺序事件的逻辑门的基础上,给出了顺序二元决策图的模型以及含有顺序事件的布尔运算规则,利用顺序二元决策图和扩展的布尔运算获取动态故障树的失效路径,并给出多单元顺序事件的发生概率。以某弹药为实例,考虑不完全覆盖问题,针对指数分布与非指数分布2种情形进行了动态故障树分析,结果表明该方法具有计算高效、精度高、适用性广泛等优点,为复杂动态系统的可靠性分析提供了理论基础。

基于动态故障树的CTCS-3级ATP系统可靠性分析

针对传统的可靠性分析方法分析CTCS-3级ATP系统动态失效问题的不足,提出采用动态故障树分析其可靠性.首先,分析系统的结构和功能建立动态故障树模型;其次,采用深度优先最左遍历算法搜索动态故障树模型,得到独立的子树;最后,在引入可修系统可靠性指标基础上,采用解析法和马尔科夫矩阵迭代法求解子树,结合分层迭代方法对动态故障树分析法改进,以减小运算量,使得上述可靠性指标能用于CTCS-3级ATP系统的可靠性评估.计算所得可靠性指标与可靠性框图分析得到的结果对比表明:动态故障树能够更好地描述系统的冗余性和容错性等特点,提高了可靠性指标的精度.

基于同构节点的动态故障树分析方法

为了解决动态故障树研究领域的马尔可夫链状态空间爆炸问题,给出了一个基于同构节点的动态故障树分析方法。为每个节点建立一个对象,识别同构节点,求解时对于同构节点仅计算一次,从而减少状态空间中的状态数目、缩短计算时间。运用该方法对空间信息处理平台进行可靠性分析,并与其他方法进行对比,结果表明,如果系统结构具有较强的冗余特征,该方法在求解效率上具有比较明显的优势。

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。

基于动态故障树的导弹驾驶仪系统可靠性分析

导弹驾驶仪系统的可靠性是影响整个导弹任务成功的重要因素。由于该系统构成复杂且部件故障具有动态特性,传统的故障树分析方法很难描述系统失效的动态机制。为此,首先建立了某驾驶仪系统的动态故障树;然后根据部件测试和维修过程中的不确定状态按照一定的概率转化为可维修和不可维修的部件,从而对系统进行可靠性分析。在求解过程中,为了避免马尔科夫链应用中存在的组合爆炸问题,将蒙特卡洛方法应用于动态子树的求解中。仿真结果表明,上述方法可以对复杂、动态系统进行可靠性分析。

基于动态故障树的盾构刀盘失效风险分析

地铁隧道施工是一个动态过程,针对在地铁隧道施工过程中经常发生的盾构刀盘失效风险分析宜采用动态评价方法。为了获得盾构刀盘失效的可能性并找到刀盘失效的关键致险因素,本文结合地铁隧道施工过程,建立动态故障树评价模型。然后将评价模型模块化成静态子树和动态子树以简化计算过程,并采用贝叶斯和离散贝叶斯分别对它们进行分析;在此基础上,预测出盾构刀盘在不同时段失效的可能性,并进行敏感性分析确定关键影响因素;最后通过工程实例验证了动态故障树在盾构刀盘失效风险分析中的实用性。

基于动态故障树的计算机联锁系统可靠性及性能分析研究

国内外关于动态冗余结构系统可靠性分析问题的主要方法是马尔科夫模型,然而,对于二乘二取二的相对复杂的冗余系统,使用马尔科夫模型进行分析时,其状态空间的规模与双机热备系统相比具有较大增长,致使其建模过程及求解过程十分繁琐。本文旨在使用动态故障树方法对二乘二取二系统的可靠性分析进行建模与求解,同时通过可靠性和安全性曲线,与双机热备系统的相关性能进行比较,得出二乘二取二结构的计算机联锁系统的性能更为优良,适宜在铁路推广与应用。

不完全覆盖系统的动态故障树定量分析方法

针对含备份结构的动态系统可靠性分析以及不完全覆盖问题,提出了一种温备份门的可靠性计算方法。该方法引入阶梯函数和脉冲函数来描述备份结构的动态失效特征,在考虑不完全覆盖的基础上计算了温备份门的可靠性,最后以某机载电子设备为例,建立了系统的动态故障树,论证了该方法的可行性,并与不考虑不完全覆盖的方法进行了比较,同时对系统进行了灵敏度分析,该方法计算结果更合理,为动态系统可靠性定量分析奠定了一定基础。

动态故障树的不交化定量分析方法

动态故障树被广泛应用于动态系统的可靠性分析中,其中割序描述了系统的失效模式,割序集的不交化可以简化顶点失效概率的求解,目前还没有有效的适用于动态故障树的不交化定量分析方法.提出了一种不交化定量分析方法:在割序的基础上融入时序逻辑提出扩展割序的概念,其与以往类似概念相比增强了表达能力;根据基事集和时限集分解最小扩展割序集,将其转换成不交化扩展割序集;再将不交化扩展割序转换成标准扩展割序,然后对其各割项进行冲突检测、时限集精简、基事集拓扑排序,以对标准扩展割序进行量化计算;并对该方法所涉及到的算法进行了详细的证明和时间复杂性分析.最后将其应用到一个案例中,并同基于inclusion-exclusion规则的MCS方法进行了对比,实验结果显示该方法的时间开销明显降低.该方法可以获得动态故障树的不交化扩展割序集,降低求解时间开销.

基于T-S模型的装载机液压系统动态故障树分析

针对动态故障树逻辑门不具有统一定量计算方法的问题,提出基于T-S模型建立系统T-S动态故障树的方法。首先建立描述动态时间逻辑关系的T-S动态门,然后构建描述T-S动态门的时间状态和故障发生的算法,最后基于T-S动态门建立系统动态模糊故障树。以某CLG836型装载机为例,建立该装载机液压系统的T-S动态故障树,并进行故障树可靠性分析,为装载机液压系统寻找薄弱环节,排查故障提供理论依据。

基于动态故障树的中低速磁悬浮列车供电系统可靠性分析

为了提高供电系统的安全性和可靠性,CMS-03A新型中低速磁浮列车采用了一定量的冗余设计。考虑到动态故障树方法特别适合于冗余系统的故障建模,采用动态故障树方法对CMS-03A供电系统进行了故障分析。首先给出CMS-03A供电系统冗余设计方案,之后介绍动态故障树(DFTA)原理,然后用DFTA建立供电系统的故障模型,详细分析了该模型;文章的最后给出冗余设计方案与非冗余设计方案的对比分析,讨论了冗余设计方案的优劣。

基于动态故障树的信息物理融合系统风险分析

针对信息物理融合系统(CPS)中的网络安全攻击会导致系统失效的问题,提出一种基于动态故障树的CPS风险建模及分析方法。首先,对动态故障树和攻击树集成建模,构建攻击-动态故障树(Attack-DFTs)模型;然后,分别采用二元决策图和输入输出马尔可夫链给出攻击-动态故障树中的静态子树和动态子树的形式化模型,并在此基础上给出攻击-动态故障树的定性分析方法,即分析网络安全攻击导致系统失效的基本事件路径;最后,通过一个典型的排污系统应用实例对方法的有效性进行验证。案例分析结果表明,所提方法能够分析CPS中由于网络安全攻击导致系统失效的事件序列,有效实现了CPS的综合安全评估。

基于威布尔分布的动态故障树定量分析方法

传统的动态故障树采用马尔可夫模型和BDD算法相结合进行分析,而在马尔可夫模型中总是假设电子元件的失效规律服从指数分布。但是工程实践中多数为机械电子元件,其失效规律更近似于服从威布尔分布,因此把威布尔分布和马尔可夫模型结合起来,提出基于威布尔分布的动态故障树定量分析方法。

复杂系统动态故障树分析方法及其应用研究

复杂系统在进行动态故障树分析计算时,会出现由于"组合爆炸"而导致计算极其复杂,甚至无法计算的问题,为了解决这一问题,提出了一种基于模块化思想的动态故障树分析方法。该方法首先将动态故障树模块分解,得到独立的静态子树和动态子树,再分别用二元决策图和马尔科夫链分析计算,最终得到整个系统故障分析结果。实例运算表明,当系统模块分解后的动态子树规模与系统规模相比不大时,可以大大地提高分析计算的效率。

基于动态故障树分析的民用飞机辅助动力装置系统安全性评估

在民用航空工业领域,传统的故障树分析方法广泛运用于系统安全性评估。然而,包含系统/子系统运行的时序阐述以及备份、冗余表达在内的动态特性不能通过传统故障树呈现。另一方面,民用飞机辅助动力装置(APU)经常作为一个冗余系统运作,因而其行为可以通过运用动态故障树进行适当的描述。所以APU的这种特性激发了动态故障树分析在APU系统安全性评估上应用的关注。首先介绍了两种动态门(优先与门和冷备件门),其定量计算通过施用马尔可夫模型来呈现;然后分别通过传统故障树以及动态故障树分析了APU系统安全性评估的两个典型案例;最后进行了两种故障树分析(FTA)的比较,其结果显示出通过合理的应用,动态故障树(DFTA)方法达到了对于真实情况来说相当高的精度,并且对指数分布函数施用二阶近似后,其运算成本也是可以接受的。

故障树分析支持下串联制造系统可靠性分配的动态规划方法研究

针对串联制造系统可靠性设计中可靠性分配问题,提出了在现有约束条件下通过动态规划法来完成可靠性分配最优化的方法。首先,基于故障树分析理论确定影响串联制造系统运行的一般因素,并明确这些影响因素在企业制造系统实际运行中的表现形式;其次,在现行制造系统的约束条件下,建立多维动态规划法的模型,以期达到系统可靠性的最优分配;最后,以某大型复杂设备的制造过程为例,验证本方法的可行性和有效性。

基于动态故障树分析法的全自动液压机故障分析

为了提高全自动液压机的安全性和可靠性,某型号全自动液压机控制系统采用了一定的冗余设计。鉴于动态故障树分析法特别适合于具有冗余设计的设备故障建模,故采用动态故障树分析法对该型号全自动液压机进行故障建模与分析并提出相应的改进措施。试验结果表明,所构建的故障模型以及提出的改进措施对该型号全自动液压机的设计、生产制造、使用、维护以及提高企业经济效益都具有重要的参考价值。