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计算机辅助故障树分析方法研究与应用

杨建强  
【摘要】:故障树分析方法,简称FTA(Fault Tree AnalysiS),系统可靠性工程学的重要分支,是目前国内外公认的评价复杂系统可靠性与安全性的一种实用方法。基于概率论和数理统计的故障树分析方法在理论研究和实际应用中都得到了很大的发展。但工程实际中由于种种原因还不可避免的存在事件概率数据无法精确确定等一系列模糊现象,对于此类系统的可靠性问题传统的故障树分析方法无法处理。于是,含模糊信息的系统故障树分析成为当前系统可靠性领域的一个研究重点。此外,随着大型复杂系统的出现,故障树分析规模都逐渐变大,工程设计人员倍感其计算量的庞大。计算机技术和性能的发展为快速大规模的求解大型复杂系统的故障树分析运算提供了便利的工具。于是借助于计算机来研究大型复杂系统的FTA算法及软件成为可靠性分析人员的一个新的研究热点。解决系统故障树分析中的模糊信息的表征、拓展故障树的工程应用领域,和研究开发实用的大型计算机辅助故障树分析工程软件都有十分重要的意义,本文就这些问题展开分析研究工作。 论文详细介绍传统故障树分析法的基本特点、步骤,及其定性分析评价和定量分析评价基本原理,并对其进行了完善。在此基础上,介绍了模糊故障树方法,阐明了模糊故障树分析法的定量评价分析的特点和过程,特别介绍模糊事件概率重要度的求法,用以解决模糊系统的可靠性问题。在模糊故障树分析法中选择底事件模糊概率方面,本文利用模糊度的概念表征故障树分析模糊数模型模糊程度,比较常用两种模糊数概率取代精确的概率值的可行性,根据模糊数及其运算规则,导出两种模糊数模型的逻辑门模糊算子定义及算法,同时对模糊故障树方法进行了发展。 为了解决分析规模和计算量问题,本课题应用VB.NET和数据库技术相结合在.NET架构下研制了计算机辅助故障树分析系统软件。该软件按照本文的设计思想,采用新的技术方法设计实现,能够满足微机上进行大型故障树分析和模糊故障树分析的要求。通过对一些故障树实例进行分析并与其它软件比较计算,证明该软件的准确性和可行性,此外对一个较复杂工程实例进行分析,表明了软件的应用价值。


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