基于突变理论的ATS系统安全状态预警模型研究

系统安全状态的实时监测可以为系统运行安全保障提供关键的反馈信息,是复杂系统事故预警的核心技术。本文应用突变论中的尖点突变模型分析系统在运行时其安全状态的变化过程。将系统的安全状态设为状态变量,而将设备运行状态和人员操作状态这两个直接影响系统安全状态的主要因素设为控制变量,提出基于尖点突变模型的安全状态预测方法。通过对地铁ATS系统中设备的主要结构、故障参数以及操作人员基本情况的分析,建立了适用于该系统的安全状态-尖点突变模型。对该模型计算结果进行的分析证明了模型的有效性。

一种递推式系统安全状态预测方法——卡尔曼滤波器的应用

系统安全状态指的是车间、厂矿、公司等大系统的安全状态。系统安全状态的预测,对于目标管理是十分必要的。目前已提出一些数学模型和方法,但都有较大的局限性,不能满足实际工作的需要。例如,通常使用的回归分析方法,根据以往数据,用最小二乘法计算,只能给出回归曲线,给出历史情况的变化趋势和一定信度的置信界限,适用于历史情况的概括,不太胜任外推式的预测。

系统安全智能核心形成与人的安全意识作用

为研究系统安全智能核心形成过程中人的安全意识作用,对人的安全意识形成、结构和作用等进行了研究。以环境因素变化与系统安全状态变化的关系为基础,将人的安全意识分为外在安全意识、内在安全意识和集体安全意识3部分。结果表明,外在安全意识主要是纯粹的个人经验,包括主观安全特征和质性安全特征;内在安全意识是对外在安全意识的认知、归纳和总结,包括安全状态推理、理智行动和理性语言等;集体安全意识是个人安全意识的总结,包括扩大认知范围、错误判断和认知稳定等。研究认为人的安全意识决定了系统安全智能核心,原因在于智能核心的形成依赖于人的安全意识且可解释性必须建立在后者基础之上。

基于模糊合成原理的多因子飞行安全综合预估

正确分析并准确预测飞行系统安全状况趋势,对预防、减少飞行事故具有重大现实意义。飞行系统中的四个子系统"人、机、环、管"的状态与飞行安全状况密切相关。鉴于系统的整体性、相关性、有序性、动态性及各子系统相互关系的不确定性,难以对飞行系统安全状况做出精确描述和预测,唯一有效处理方法是定性和定量相结合的综合集成分析方法。本文提出一种运用模糊关系合成原理,通过对某飞行系统历年统计数据定性、定量集成分析评估,预测飞行系统安全状况趋势。该方法可操作性强,且准确率较高。

建筑坍塌事故发生机理的尖点突变模型及应用

为研究坍塌事故的发生机理,探索建筑施工系统随风险因素变化而发生坍塌事故的过程,有效预防坍塌事故的发生。基于突变理论,将建筑施工系统中人的因素、物的因素、环境因素和管理因素作为系统的控制变量,建筑施工系统的安全状态作为状态变量,建立坍塌事故随时间变化的动态尖点突变模型,通过模型分析事故致因的演化机理。利用2013~2019年中国发生的237例坍塌事故报告,对系统的控制变量、固有特征量、关键参数和系统的突变风险值进行量化。选取典型坍塌事故案例,建立风险-事故突变树,以表明事故的具体发生过程和风险因素之间的关系。利用Python对坍塌事故的尖点突变数据进行仿真,对事故发生机理进行定性和定量的分析,验证该模型的有效性。研究结果表明:当系统的2个控制变量发生突跳且与分叉集相交时,系统才有可能发生突变,进而发生坍塌事故,事故严重程度与控制变量的突跳值相关。系统中风险能量的释放导致风险值的积累,坍塌事故的发生是系统风险值不断积累的过程。可以通过改变控制变量的状态来降低坍塌事故的发生概率,提前进行人工干预,减小突跳值,防止事故的恶化。该尖点突变模型能够阐述建筑施工系统的突变机理,为坍塌事故的预防和控制提供新思路。

基于突变理论的道路交通事故致因机理研究

为分析导致道路交通事故发生的机理,分析人、车、路与环境整个系统在运行时其安全状态的变化过程,引入突变理论,分析导致事故发生的因素,确定恰当的控制变量与状态变量,构建燕尾突变模型.通过分析燕尾突变模型,发现一些控制变量的连续性或阶段性变化使其越过了分歧点集,是道路交通系统发生突变的直接原因;结合突变模型对交通事故案例进行分析,得出在突变理论中防止系统控制点越过分歧点集曲面也是预控道路交通事故的有效方法;通过案例分析验证,此突变模型在道交通事故致因分析中具有可行性.

Sliding mode control for synchronization of chaotic systems with structure or parameters mismatching

This paper deals with the synchronization of chaotic systems with structure or parameters difference. Nonlinear differential geometry theory was applied to transform the chaotic discrepancy system into canonical form. A feedback control for synchronizing two chaotic systems is proposed based on sliding mode control design. To make this controller physically realizable, an extended state observer is used to estimate the error between the transmitter and receiver. Two illustrative examples were carried out: (1) The Chua oscillator was used to show that synchronization was achieved and the message signal was recovered in spite of parametric variations; (2) Two second-order driven oscillators were presented to show that the synchronization can be achieved and that the message can be recovered in spite of the strictly different model.