● 摘要
故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)是可靠性分析及故障诊断的有效工具,广泛应用于电力、化工、核能、宇航等工业领域。但是手动建立故障树往往效率比较低,并且容易出错,不利于进行分析计算。随着计算机技术的提高,通过计算机辅助建立可视化的故障树模型已经成为了故障树建立的重要方法。
本文针对发射车系统结构复杂,对可靠性要求较高的特点,提出了面向对象的设计模式以及模块化的设计思想,研究并实现了基于故障树的建模与诊断平台。实现了可视化的故障树模型建立,并能自动对故障树进行定性定量分析。此外,平台还集成了实时监测与故障诊断的功能。
文中首先阐明了课题的研究背景以及意义,简要介绍了在可视化故障树建模与故障诊断平台领域内的研究现状。根据发射车系统的复杂性,确定了基于故障树的建模与诊断平台的设计方案,提出了设计原则。对平台的功能进行了分析,确定了平台的框架结构、系统数据库与外部通信接口。
其次,研究了可视化故障树建模的方法,研究实现了适合本平台的可视化故障树建模算法。将故障事件信息进行分类存储,提高了模型的通用性与可靠性。实现了可视化故障树模型的搜索算法,给出了故障树模型可视化的具体实现过程。
在可视化故障树建模实现的基础上,针对可视化故障树模型进行定性定量分析。提出了故障树的结构函数与结构矩阵,研究并实现了基于可视化故障树模型的最小割集算法,实现了顶事件发生概率,最小割集重要度和底事件各类重要度的自动计算,研究实现了故障树的模块化分解算法。
最后,给出了平台系统数据库的设计与实现方法,包括数据库的接口与概念结构,并提出了数据库内的完整性约束规则。给出了系统监测功能与故障诊断功能的实现方法,并对平台进行了仿真验证。
所实现的基于故障树的建模与诊断平台界面友好,表现方式直观,提高了故障树建模与分析的效率和准确性,为发射车系统提供了良好的建模、计算与仿真平台。