基于元件故障模式的控制系統(tǒng)故障樹(shù)的生成.pdf

1、基于元件故障模式的控制系統(tǒng)故障樹(shù)的生成摘要目前，關(guān)于提高大型過(guò)程系統(tǒng)的可靠性和安全性的研究己引起人們的極大關(guān)注，故障樹(shù)分析(FaultTreeAn吻sis)是進(jìn)行系統(tǒng)可靠性分析的常用方法之一。實(shí)行FTA的前提和必要條件是對(duì)象系統(tǒng)故障樹(shù)的生成，但是，復(fù)雜系統(tǒng)故障樹(shù)的生成是一項(xiàng)十分困難的工作。有關(guān)故障樹(shù)生成方法的研究己經(jīng)成為FTA研究中的一個(gè)重要分支，它的完善程度將直接影響系統(tǒng)可靠性的定性分析和定量計(jì)算。因此，故障樹(shù)及故障樹(shù)自動(dòng)生成方法的開(kāi)

2、發(fā)研究具有非?，F(xiàn)實(shí)和極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文在分析了已有的控制系統(tǒng)故障樹(shù)自動(dòng)生成方法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于元件故障模式的故障樹(shù)自動(dòng)生成方法。通過(guò)系統(tǒng)的流程圖確定元件的邏輯關(guān)系并通過(guò)對(duì)所建立的元件故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索生成系統(tǒng)的故障樹(shù)。該方法給出了元件故障模式的建立、子故障樹(shù)間的關(guān)聯(lián)方法、控制回路模板的建立方法，以及故障樹(shù)自動(dòng)生成算法的流程圖。最后，結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)和一個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)的故障樹(shù)生成實(shí)例驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。關(guān)

3、鍵詞:控制系統(tǒng)故障樹(shù)元件故障模式控制回路基于元件故障模式的控制系統(tǒng)故障樹(shù)的生成0前言隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備日趨大型化、高速化、自動(dòng)化和智能化，系統(tǒng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，系統(tǒng)的復(fù)雜性迅速增加，同時(shí)系統(tǒng)的投資也越來(lái)越大。這些大型復(fù)雜系統(tǒng)，一旦發(fā)生運(yùn)行事故，就會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，因而，人們迫切希望提高系統(tǒng)的可靠性和可維修性。目前，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與診斷，即故障診斷技術(shù)，得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究。故障檢測(cè)與診斷技術(shù)為

4、提高系統(tǒng)的可靠性與可維修性開(kāi)辟了一條新的途徑。自從故障診斷技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，二十余年里取得了極大的豐富和發(fā)展，處理各類問(wèn)題的理論與方法不勝枚舉。但在原理上，故障診斷方法可以分為三大類:基于解析模型的方法、基于信號(hào)處理的方法、基于知識(shí)的方法[1]屬于傳統(tǒng)的基于知識(shí)的故障診斷方法，是一種廣泛應(yīng)用于大型、復(fù)雜系統(tǒng)安全性及可靠性分析的強(qiáng)有力工具。故障樹(shù)分析(FTA)技術(shù)是一門(mén)將邏輯代數(shù)、圖論、概率論、隨機(jī)過(guò)程、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、最優(yōu)化、算法復(fù)雜性等眾多學(xué)科

5、分支綜合應(yīng)用的技術(shù)。通過(guò)故障樹(shù)分析可以對(duì)系統(tǒng)的安全性和可靠性實(shí)施定性、定量的分析。應(yīng)用這一技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)、早期識(shí)別生產(chǎn)過(guò)程中的異常狀態(tài)和原因以及評(píng)價(jià)各種事故的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而為改進(jìn)設(shè)計(jì)方案和操作條件提供有價(jià)值的信息。故障樹(shù)分析技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于確保系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的安全性，同時(shí)也有益于產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、滿足環(huán)境保護(hù)的要求。FTA技術(shù)自六十年代初誕生至今，經(jīng)過(guò)許多工程師和可靠性專家的大力提倡和發(fā)展，特別是近年來(lái)的理論和工程應(yīng)用

6、，在過(guò)程系統(tǒng)可靠性分析和保證系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)方面充分顯不李下氣六戶白臺(tái)由妻書(shū)在FTA技術(shù)中故障樹(shù)的生成是最基本、是，傳統(tǒng)的手工建樹(shù)的方法比較繁瑣，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是FTA技術(shù)的核心部分。但而且樹(shù)的生成過(guò)程無(wú)規(guī)范化描述，難以避免會(huì)發(fā)生邏輯上的遺漏和錯(cuò)誤，并易受到人為因素的影響。因此，故障樹(shù)的自動(dòng)生成已成為可靠性工程界追求的目標(biāo)。采用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行FTA分析，可以極大限度地保障故障樹(shù)的邏輯關(guān)系的正確及分析結(jié)果的可信度。此外，用計(jì)算機(jī)輔助人工繪制故

7、障樹(shù)，不僅可以大大減少繁瑣的畫(huà)圖工作量，避免了人為因素的影響，而且再現(xiàn)性好。本文在綜合分析現(xiàn)有故障樹(shù)生成方法不足的基礎(chǔ)上，提出了一種基于建立元件故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)，利用控制系統(tǒng)元件與元件控制系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系，通過(guò)對(duì)元件故障模式和控制回路模板數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索自動(dòng)生成控制系統(tǒng)故障樹(shù)的建樹(shù)方法，從而有效地克服現(xiàn)右.七之士6婦習(xí)二甲今石k本文共分為五章，各章的內(nèi)容進(jìn)行如下安排:第一章故障診斷及故障樹(shù)概述，簡(jiǎn)要介紹故障診斷、第二章故障樹(shù)的描述，介紹故障