[發(fā)明專利]一種基于模糊動(dòng)態(tài)故障樹的機(jī)電作動(dòng)器可靠性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610054821.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN105717912B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王劍;謝蓉;曹宇燕;李婷;王新民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種基于模糊動(dòng)態(tài)故障樹的機(jī)電作動(dòng)器可靠性分析方法，該方法通過分析確定機(jī)電作動(dòng)器的頂事件、中間事件和底事件，建立動(dòng)態(tài)故障樹，并將動(dòng)態(tài)邏輯門替換成代數(shù)算子，轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)故障樹的代數(shù)模型進(jìn)行求解，使用三角形模糊集數(shù)據(jù)來表示底事件的模糊可靠性，并將代數(shù)模型分解為靜態(tài)子樹和動(dòng)態(tài)子樹分別進(jìn)行求解，最后綜合得到機(jī)電作動(dòng)器系統(tǒng)失效的模糊概率，并通過模糊重要度分析來確定機(jī)電作動(dòng)器系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。本發(fā)明方法可以有效地對(duì)機(jī)電作動(dòng)器進(jìn)行可靠性分析，解決了傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)故障樹分析計(jì)算量大的問題，可以為機(jī)電作動(dòng)器故障定位提供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)電作動(dòng)器故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于模糊動(dòng)態(tài)故障樹的機(jī)電作動(dòng)器可靠性分析方法。

背景技術(shù)

為了配合全電飛機(jī)的發(fā)展，飛機(jī)的作動(dòng)系統(tǒng)由功率液傳向功率電傳發(fā)展。機(jī)電作動(dòng)器是功率電傳作動(dòng)系統(tǒng)的典型作動(dòng)器之一，它具有重量輕、易維護(hù)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。作動(dòng)器是作動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，由于機(jī)電作動(dòng)器是航空領(lǐng)域的一種新型作動(dòng)器，其故障診斷方法和故障數(shù)據(jù)還較少，目前多用于輔助舵面的驅(qū)動(dòng)。因此，對(duì)機(jī)電作動(dòng)器展開可靠性分析的研究將對(duì)其在飛控領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用有重要意義。

故障樹分析是一種快速靈活的可靠性分析方法，通過對(duì)對(duì)造成系統(tǒng)故障的各種因素進(jìn)行分析構(gòu)建故障樹，從而確定系統(tǒng)的故障組合和故障發(fā)生概率，采取相應(yīng)的故障防范措施，提供系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng)故障樹僅有正常、失效兩種狀態(tài)，而實(shí)際系統(tǒng)常伴隨著與順序相關(guān)的動(dòng)態(tài)特性，由此動(dòng)態(tài)故障樹得到發(fā)展。常用的動(dòng)態(tài)故障樹的求解方法有基于Markov模型的方法和基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的方法分析方法。基于Markov模型的方法引入Markov過程和Markov鏈，依賴狀態(tài)轉(zhuǎn)移來求解故障樹。基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)故障樹分析方法，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理對(duì)故障樹進(jìn)行概率和重要度分析。這兩種方法都面臨計(jì)算量爆炸、適用失效分布類型局限較多的缺點(diǎn)。在工程實(shí)際中，故障發(fā)生的概率存在著一定的不確定性，為了反應(yīng)故障發(fā)生的不確定性對(duì)系統(tǒng)失效的影響，將模糊集引入了故障樹分析中，模糊故障樹得到了一定的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于模糊動(dòng)態(tài)故障樹的機(jī)電作動(dòng)器可靠性分析方法，解決了現(xiàn)有機(jī)電作動(dòng)器故障樹分析方法中，存在適用性不強(qiáng)、計(jì)算量大的技術(shù)問題。

技術(shù)方案

一種基于模糊動(dòng)態(tài)故障樹的機(jī)電作動(dòng)器可靠性分析方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：采用演繹推理法建立機(jī)電作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)故障樹：

1、以機(jī)電作動(dòng)器系統(tǒng)失效作為機(jī)電作動(dòng)器動(dòng)態(tài)故障樹的頂部事件，以機(jī)電作動(dòng)器的三個(gè)主要部件電機(jī)、控制單元和機(jī)械減速裝置的失效作為第二級(jí)中間事件M1、M2和M3，以每個(gè)主要部件里的各個(gè)子部件易發(fā)生的失效作為下一級(jí)事件，依次類推至元器件的失效作為底事件；

2、自底事件至頂事件，采用動(dòng)態(tài)邏輯門將各級(jí)事件進(jìn)行相連，得到機(jī)電作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)故障樹，其中繞組(X1、X2)和逆變器(X8、X9)有備件，使用冷備件門(CSP)相連；軸承彎曲(X5)和軸承磨損(X6)將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心(X7)，使用功能觸發(fā)門(FDEP)連接；裂紋成核(X5)、裂紋擴(kuò)展(X5)和齒折斷(X5)是程度依次加深的齒輪故障，使用順序相關(guān)門(SEQ)相連；

步驟2：采用代數(shù)模型方法建立機(jī)電作動(dòng)器動(dòng)態(tài)故障樹的代數(shù)模型，具體方法如下：

1、從故障樹的頂部由上至下，將邏輯門替換成代數(shù)算子，建立動(dòng)態(tài)故障樹的代數(shù)模型：

2、根據(jù)FDEP的代數(shù)化簡(jiǎn)規(guī)則，M13子樹可以化簡(jiǎn)為X5+X6+X7，得到機(jī)電作動(dòng)器動(dòng)態(tài)故障樹代數(shù)模型的規(guī)范形式：