● 摘要
随着技术发展和应用领域的扩大,工程系统的功能及结构日益复杂,对系统可靠性和安全性的要求也越来越高。系统内部的故障是导致事故发生的重要原因之一,因此确定故障传播过程和途径,进而建立故障传播模型是安全性分析的重要内容,能够为降低事故风险提供依据。然而大型系统部件之间、系统与外部之间存在复杂的交互关系,单个部件或局部的故障情况还可以通过FMEA进行分析,但故障在整个系统内的传播过程则很难通过经验获得,需要系统性的分析手段。
论文从故障逻辑的角度,基于形式化描述方法——DEVS研究复杂系统的故障逻辑建模技术,可用于对事故过程场景的建模分析。针对故障传播的特点采用故障逻辑的建模方法。部件之间由于设计产生交互关系,而部件之间在交互的过程中,当某个部件出现故障态后,其产生的故障输出会作为其下一部件的故障输入,进而影响其它部件的状态,从而导致后续部件的异常输出。在得到部件的状态组合以后,其中一组部件的组合就对应了安全性要求。由于故障逻辑本身只是概念层的建模,缺乏实际的建模语言,论文从DEVS本身的特点出发,重点阐述故障逻辑映射到DEVS的实现机制。分别从部件层、系统层以及多模态三个方面建立了基于DEVS的故障逻辑模型:原子DEVS 模型将离散事件系统自主行为描述为状态之间的确定性转换,建立部件状态空间、触发机制以及相应的输出,并描述了如何对外部输入(活动)作出反应,以及如何生成输出(事件)。耦合DEVS 模型将系统描述为一个耦合部件构成的网络,构建了部件的故障传播关系网。
最后论文结合飞行控制系统为案例,对飞控操纵台进行了系统建模,并对飞控操纵台运行过程中可能出现的事故过程进行了仿真分析,验证了模型的适用性,为系统安全性建模仿真提供了新的研究思路。
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