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动态故障树分析方法及其实现

高顺川  
【摘要】: 传统的故障树分析方法是基于静态逻辑和静态故障机理提出的一种有效的系统可靠性分析方法,但不适用于具有动态随机性故障和相关性的系统的可靠性分析。马尔可夫模型是动态系统可靠性分析中的一种常用方法,但其状态空间的规模随系统规模增大呈指数增长,导致马尔可夫模型的建立和求解非常繁琐,有时甚至由于运算量太大而无法使用。动态故障树分析方法综合了故障树分析方法和马尔可夫模型两者的优点。该方法首先将动态故障树模块化,得到独立的静态子树和动态子树,再分别用二元决策图法和马尔可夫过程方法求解。当每个动态子树的规模与系统规模相比不大时,可以大大提高分析的效率。 本文着眼于动态故障树在系统可靠性建模及定性定量分析中的技术,研究了基于BDD的静态子树分析方法、基于马尔可夫模型的动态子树分析方法以及动态故障树模块化方法,并提出了基于威布尔分布的动态故障树顶事件发生概率计算方法;提出了一种完全脱离马尔可夫模型的求解动态故障树顶事件发生概率的方法和一种最小顺序割集的生成方法。 在理论方法研究的基础上,本文提出了动态故障树分析平台DFTA的设计方案,并进行了实现;利用该软件对波音707飞机发动机滑油压力指示和警告系统进行了动态故障树实例分析,得到了顶事件发生概率、最小顺序割集、概率重要度排序、结构重要度排序、关键重要度排序等分析结果,并根据上述分析结果提出了系统设计改进建议。


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