įvadas
Hidraulinė sistema turi didelės galios, mažo dydžio, lengvo svorio, greito reagavimo, didelio tikslumo ir anti-apkrovos tvirtumo pranašumus. Tai dažnai yra visų rūšių įrangos ir sistemų valdymo ir energijos perdavimo pagrindas. Hidraulinės sistemos gedimų rodiklis yra didelis. Jei po gedimo nebus laiku elgiamasi, tai turės įtakos gamybai, sukeldama didesnius ekonominius nuostolius. Todėl efektyvios patikimumo analizės ir gedimų diagnostikos metodų tyrimas dažnai yra raktas į tobulą pramoninę technologiją [1].
Gedimų medžių analizės (LPS) metodas yra nustatyti šių įvykių ryšį, pagrįstą tiesioginių ir netiesioginių sistemos gedimo ir gedimo priežasčių ryšiu, ir nustatyti sistemos gedimo priežastį. Įvairių galimų derinių, siekiant įvertinti dažnį sistemos įvykių svarbą ir analizės metodo dugno įvykio svarbą.
Šeštojo dešimtmečio pradžioje „Bell Labs“ pirmiausia naudojo LPS metodą, kad numatytų milicijos raketų paleidimo valdymo sistemos atsitiktinį gedimą. Nuo tada Jungtinių Valstijų „Boeing“ sukūrė LPS kompiuterinę programą, skirtą orlaivių konstrukcijos patobulinimams. Aštuntojo dešimtmečio pradžioje Masačusetso technologijos institutas (MIT) atliko branduolinės saugos analizę, naudodamas LPS ir įvykių medžių analizę, ir padarė išvadą, kad branduolinė energija yra labai saugus energijos šaltinis. Šios ataskaitos paskelbimas sukėlė didelių pasekmių įvairiose srityse ir paskatino klaidų medžio analizės metodą nuo aviacijos ir kosminės energetikos iki pramonės elektronikos, chemijos pramonės ir mašinų sektorių [2].
Šiuo metu LPS metodas buvo taikomas visose šalies ekonomikos srityse, atliekant svarbų vaidmenį gerinant sistemos patikimumą ir saugumą, ir turi daugybę plėtros perspektyvų [3]. LPS tapo vienu iš efektyvių hidraulinės sistemos patikimumo, saugos prognozavimo ir analizės, gedimų analizės ir diagnostikos metodų.
1 tradicinis LPS
1.1 pagrindinės charakteristikos
Remiantis Būlio algebra ir tikimybių teorija, LPS naudoja" įvykiai" pateikti gedimų ir&tikimybę; loginiai vartai" apibūdinti komponentų gedimų santykius. Įvykis yra sistemos ir jos komponentų būklės aprašymas. Dažniausiai naudojami loginiai vartai ir AND, OR, balsavimo durys, draudžiamos durys ir XOR vartai.
LPS metodu reikia išspręsti minimalų sumažinimą, nustatytą kokybinėje ir kiekybinėje analizėje. Pagal loginių vartų derinį sistemos gedimų medyje yra užrašoma struktūros funkcija, o viršutinio įvykio atsiradimo tikimybė apskaičiuojama atsijungiant, kad būtų toliau apskaičiuojama kiekvieno įvykio svarba.
Iškirpti rinkiniai (kelio rinkiniai) yra kai kurių apatinių įvykių, esančių gedimo medyje, rinkinys. Viršutiniai įvykiai turi įvykti (neįvykti), kai šie apatiniai įvykiai vyksta tuo pačiu metu (neįvyksta). Jei apatiniame įvykyje esantis pjovimo rinkinys (kelio rinkinys) yra savavališkai pašalinamas iš pjovimo rinkinio (kelio rinkinys), toks pjovimo rinkinys (kelio rinkinys) yra minimalus pjovimo rinkinys (minimalus kelio rinkinys).
Struktūros funkcija yra loginė funkcija, atspindinti sistemos būseną. Jei sistemos viršaus įvykio būsena naudojant būsenos kintamuosius, struktūros funkcija yra įvykio būsenos kintamųjų funkcijos pabaiga. Apskritai, kai pateikiamas gedimų medis, struktūros funkciją galima parašyti tiesiogiai pagal gedimų medį. Tačiau išraiška yra sudėtinga ir ilga. Todėl atliekant faktinį skaičiavimą, struktūros funkcija išreiškiama minimaliu pjūvio rinkiniu arba minimaliu kelio rinkiniu.
1.2 LPS hidraulinėje sistemoje
Daugumą hidraulinių sistemų galima priskirti tandeminėms sistemoms. Kaltės medžiai dažnai susideda iš ARBA vartų. Atsiradus vienam įvykiui paprastai įvyksta didžiausias įvykis [4]. Tačiau tikroji sistema negali prasidėti paprasčiausiai gerinant kiekvieno hidraulinio komponento patikimumą, o tai leis švaistyti laiką ir išteklius. Silpnos hidraulinės sistemos grandys daro didelę įtaką sistemos patikimumui. Sistemos patikimumas priklauso nuo to, ar tiksliai numatoma silpnųjų grandžių vieta ir įtakos laipsnis. LPS metodas gali padėti išsiaiškinti sistemos gedimo režimus ir išsiaiškinti silpnąsias sistemos grandis. Pateikta kokybinė ir kiekybinė sistemos gedimo tikimybės analizė ir apskaičiavimas bei kiti patikimumo indeksai, kad būtų galima pagerinti ir įvertinti hidraulinės sistemos patikimumą [5].
Pavyzdžiui, kai kurie gedimo simptomai ir gedimų šaltiniai nėra tarpusavio susirašinėjimas, dažnai su stulbinančiu ir sutampančiu reiškiniu, o gedimų diagnozė yra sunkesnė. LPS metodas identifikuoja visus didžiausio įvykio gedimo režimus, ieškodamas didžiausio įvykio priežasties ir priežasčių derinio, kuris gali padėti nustatyti galimus hidraulinės sistemos gedimus, kad būtų galima nustatyti gedimų diagnozę ir pagerinti konstrukciją bei priežiūrą. tirpalas [6].
Tradicinis LPS metodas turi šiuos trūkumus: Pirma, analizuojant sistemos patikimumą, tradicinis LPS metodas mano, kad dalis turi tik dvi darbo ar gedimo būsenas ir negali tiksliai įvertinti sistemos patikimumo. Antra, tradicinis LPS metodas naudoja Remiantis Boolean algebra, būtina tiksliai žinoti santykį tarp detalės gedimo tikimybės ir gedimo įvykio, o tikimybės daliai tikimybei gauti reikia daug statistinių duomenų vertė. Aplinkos neaiškumas ir duomenų netikslumas paveiks dalių atsiradimo tikimybę, o dalių atsiradimo tikimybę traktuos kaip tikslią vertę, o tai daro didelę klaidą atliekant kiekybinį klaidų medžio apskaičiavimą. Galiausiai, kai gedimų medis yra supaprastintas, yra daugybė nesikertančių procesų, skaičiavimas yra labai didelis, o kartais sunku gauti minimalų gedimo medžio pjūvio rinkinį.
2 Apytikslė LPS
Hidraulinė sistema yra sudėtinga netiesinė mechaninio, elektrinio ir skysčio sukabinimo sistema. Gedimo formos ir gedimo mechanizmai yra sudėtingi ir įvairūs. Sunku tiksliai nustatyti gedimo priežastį ir gedimo laipsnį [7]. Neaiškių rinkinių teorijos taikymas hidraulinės sistemos LPS ne tik atspindi pačios tikimybės neaiškumą, bet ir leidžia tikimybei priskirti tam tikrą klaidų laipsnį, bet taip pat galima parodyti sceną ir eksperimentinius duomenis su inžinierių ir technikų patirtimi. kartu, jūs galite Tai gali geriau išspręsti gedimo tikimybės neaiškumą ir neapibrėžtumą, sumažinti sunkumus gauti tikslią gedimo tikimybės vertę ir turi didesnį lankstumą ir pritaikomumą.
Apytikslės FTA metodas uždengia pagrindinių įvykių atsiradimo tikimybę gedimų medyje, priima neryškius skaičius, kad pakeistų tikslias tikimybės reikšmes, ir vis tiek naudoja tradicinio gedimų medžio „AND“ ir „OR“ vartus, tačiau įveda neryškų operatorių, o ne tradicinę loginę operaciją, nustatykite neryškiausią viršutinio įvykio ir jo narystės funkcijų pasiskirstymo tikimybę ir kiekybinę analizę apskaičiuojant neryškios svarbos laipsnį.
Apytiksliai skaičiai yra neapibrėžtumas, kurį sukelia konceptualus neaiškumas arba įvairių neryškių veiksnių įtaka. Apytiksliai skaičiai apibūdina tikimybės reikšmes ir pabrėžia subjektyvų žmonių vaidmenį LPS. Yra daugybė neryškių skaičių formų, tokių kaip trikampiai neryškūs skaičiai, trapecijos formos neryškūs skaičiai, LR neryškūs skaičiai, įprasti neryškūs skaičiai, intervaliniai neryškūs skaičiai ir kalbos vertės [8]. Hidraulinių sistemų inžinerijos praktikoje, kai daug statistinių duomenų, galite nustatyti tikslią dugno įvykio tikimybės atsiradimo tikimybę; kai trūksta statistinių duomenų, atsižvelgiant į faktinę situaciją pagal neryškių skaičių ir kalbos verčių įvairovę atstovauti ir sujungti Ekspertų apklausą įvykio pabaigos tikimybei įvertinti [9]. Siekiant palengvinti LPS, turėtų būti normalizuotos įvairios dugno įvykio tikimybės formos. Kadangi trapecijos formos neryškus skaičius yra dalinė linijinio pasiskirstymo narystės funkcija, algebrinė operacija yra gana paprasta. Intuityvi ir lengva konvertuoti kitas neryškių skaičių formas į trapecijos formos neryškius skaičius [10].
Pratęsimo principo panaudojimo procesas nustatant didžiausio įvykio neryškios tikimybės narystės funkciją iš tikrųjų yra matematinė programavimo problema, dažnai susidurianti su įvairiomis neryškiomis operacijomis, pavyzdžiui, keturi neryškių skaičių aritmetika. Sudėtingose sistemose struktūros funkcijos matmuo yra labai didelis, optimalus programavimo uždavinio sprendimas paprastai susiduria su matematikos problemomis. Tada jis sudarys neaiškius skaičiavimo rezultatus, kurie yra patikimi ir patikimi laipsniai, t. Y. GG, difuziniai GG; ir skirtingų tipų narystės funkcijos neryškios tikimybės kryžminio skaičiavimo ir pan. Dėl šios priežasties [11] priėmė metodą, pagrįstą konvekcijos neryškiu operatoriumi, kuris palaipsniui išnyko neryškus išvesties neryškus skaičius. Nepaisant mažai tikėtinų krašto elementų, būtų galima veiksmingai kompensuoti baigtinių šakų rinkinio išplėtimą, ty&difuziją" susiaurėja. Norint išspręsti skirtingų tipų neryškių tikimybių susiejimo problemą, žr. [12] priėmė metodą, pagal kurį pirmiausia padalijamas tikslinio domeno narystės laipsnis po tikslinio domeno, o tada susikirtimas įvertinamas išplėstiniu principu ir neryškus operatorius. [13] yra taikoma intervalo operacija kiekvienam neryškių skaičių atkarpai, atitinkančiai išplėstinį principą. Imant skirtingas λ reikšmes, galima gauti sistemos gedimo tikimybės intervalą esant skirtingiems patikimumo lygiams.
Dėl tradicinių loginių vartų minėtam neryškiam LPS metodui vis tiek reikia išsiaiškinti gedimo mechanizmą ir rasti įvykio ryšį. Praktiškai nesėkmės mechanizmas ir įvykių ryšys dažnai būna neaiškūs. Be to, skirtingas gedimo laipsnis atneš skirtingas pasekmes, tradicinis neryškus LPS negali apibūdinti gedimo laipsnio įtakos sistemai. Siekiant išspręsti šias problemas, literatūra [14] į LPS įvedė TS neryškų modelį, komponentų gedimo tikimybę apibūdino kaip neryškią tikimybę, įvykių ryšį apibūdino kaip TS vartus ir gedimo laipsnį apibūdino kaip neryškų skaičių pagal dalį Rūko neaiškumo galimybė ir gedimo laipsnis Apskaičiuokite neaiškią aukštesnio lygio įvykio tikimybę. Literatūroje [15] šis TS neryškus LPS metodas buvo pritaikytas hidraulinei sistemai ir pasiekta gerų rezultatų.
3 Svarbumo analizė
Svarba yra svarbus rodiklis atliekant kiekybinę klaidų medžio analizę. Jis gali būti naudojamas ne tik sistemos patikimumo analizei, bet ir sistemos optimizavimo projektavimo bei priežiūros ir priežiūros sistemai. Svarbumas apibūdina indėlį į svarbiausią įvykį komponento gedimo atveju. Tradicinis kaltės medis iš esmės yra trijų rūšių: struktūrinis, tikimybės ir kritinis. Struktūrinė svarba apibrėžiama kaip komponento' pagrindinių vektorių dalis bendrame pagrindinių komponentų skaičiuje likusiuose komponentuose, atspindinti įvykio vietos svarbą loginės klaidos medžio struktūroje, neatsižvelgiant į pagrindinio įvykio tikimybė. Tikimybės svarba apibrėžiama kaip dalinis viršaus įvykio tikimybės išvestinis iš dugno įvykio tikimybės, atspindintis kiekvienos apatinės įvykio būsenos įtakos sistemos būsenai laipsnį. Kritinė svarba apibrėžiama kaip dalies gedimo tikimybės pokyčio greičio ir jo sukelto didžiausio įvykio gedimo tikimybės pokyčio greičio santykis. Tai taip pat atspindi apatinio įvykio tikimybės įtaką viršutiniam įvykiui ir apatinio įvykio nepatikimumą.
Tradicinė gedimų medžio svarbos analizė grindžiama dviejų būsenų prielaida, tačiau tikroji sistema dažnai pasireiškia kaip įvairūs gedimo būdai ir įvairūs gedimų lygiai. Siekiant patenkinti daugiavalstybinių sistemų patikimumo reikalavimus, literatūroje [16] tradicinių dviejų valstybių sistemos komponentų svarba išplečiama į daugiavalstybines sistemas ir pateikiama daugiavalstybinė sistema, pagrįsta sistemos horizontaliuoju įvykiu arba valstybiniu įvykiu. Bendras struktūrinės svarbos ir tikimybės svarbos apibrėžimas ir jo skaičiavimo metodas atitinka dviejų valstybių sistemos komponentų svarbą.
Siekiant atskleisti komponentų būsenų įtaką pačiai būklei ir visam daugialypės sistemos gedimui, literatūroje [17], remiantis prielaida, kad sistemos komponentų negalima taisyti, gedimo režimus reikia suskirstyti į būsenos ir pereinamojo laikotarpio gedimus, išplėsti tradicinę tikimybės svarbos laipsnio ir kritinės svarbos analizės metodą, svarba yra vienodai suskirstyta į valstybės svarbą ir perdavimo svarbą.
Siekiant atspindėti visų komponentų kritinės būsenos ir nekritinės būsenos įtaką visos sistemos gedimo tikimybei, Literatūra [18] pasiūlė lygiaverčio gedimo tikimybės sampratą ir jos skaičiavimo metodą, naudodamas tikimybės skaidymo metodą išanalizuokite visas esamas komponentų ir sistemų būsenas, naudodami Markovo grandinės metodą ir tikimybių teoriją, kad apskaičiuotumėte numatomą sistemos darbo skaičių, tada gaukite lygiavertę gedimo tikimybę.
Siekiant atspindėti dviejų sistemos komponentų sąveiką dėl sistemos patikimumo, literatūroje [19] buvo pasiūlyta bendros svarbos koncepcija, kuri apibrėžiama kaip dviejų komponentų santykis, siekiant pagerinti sistemos patikimumą. Jungtinės struktūros svarba atspindi santykį tarp dviejų komponentų, kai patikimumas neteisingas. Bendro patikimumo svarba atspindi santykį tarp dviejų komponentų, kai patikimumas galioja. Nuoroda [20] išplečia bendrą dviejų komponentų svarbą keliems komponentams ir tiria sąlyginio patikimumo svarbos sąvoką, kai žinoma komponento' veikimo būklė.
Kai vienas elementas reiškia skirtingą gedimo režimą arba negalioja, reikia nustatyti visus susijusius dugno įvykius kaip derinį, kad būtų galima nustatyti elemento svarbą. Norint išspręsti minėtą problemą, siūloma diferencinė svarba kaip pirmos eilės jautrumo metodas. Atsižvelgiant į komponentų sąveiką, literatūra [21] pasiūlė antros eilės skirtingo svarbumo laipsnį, naudodama bendrą svarbą kaip antrosios eilės papildomą informaciją.
[22], naudojami du Fussell-Vesely pagrįsti svarbos metodai, būtent komponento svarba ir svarba, komponento svarba naudojama nustatant labiausiai tikėtiną komponento gedimą, o sumažintos svarbos atspindi komponento gedimo derinį, kuris gali sukelti Sistemos gedimų simptomai yra sugeneruotas, atsižvelgiant į pačius komponentus ir jų poveikį sistemai.
Visų pirma svarba yra apibrėžta komponentų lygmenyje, nes gedimų medis yra pagrindinis įvykių lygis, o durų įvykių lygmenyje pagrindiniai įvykiai skirtinguose durų įvykiuose gali būti kartojami, todėl kiekvieno įvykio gedimo tikimybė turi tam tikrą reikšmę , literatūra [23] durų įvykio svarbą lemia pagrindinio įvykio svarba.
Tradicinis kaltės medžio svarbos laipsnio analizės metodas pagrįstas tikimybės hipoteze, neryškumas ir atsitiktinumas dažnai egzistuoja praktinėse sistemose, tikimybių hipotezė laipsniškai keičiama tikimybių hipoteze ir atsiranda neryškios svarbos laipsnio analizės metodas. Pvz., Naudojant tradicinės svarbos sąvokos apibrėžimą, tai yra matematinį skirtumo tarp neaiškios viršutinio įvykio tikimybės ir apatinio įvykio gedimo būsenos skirtumą [24] Skirtumas tarp neryškus įvykis ir vidutinis įvykio numeris, esant normaliai būsenai [25]; Hammingo atstumo metodas, kuris yra faktinio gedimo režimo ir idealaus gedimo režimo panašumų skirtumas [26].
Remiantis tradicinio kaltės medžio svarba, literatūroje [27] buvo pasiūlytas TS neryškaus gedimo medžio svarbos algoritmas ir apibrėžtas TS tikimybės svarbos laipsnis, TS kritinės svarbos laipsnis ir TS neryškios svarbos laipsnis bei patikrinta šio algoritmo „Seksas“ tinkamumas. Šis metodas gali būti laikomas paprastu ir patikimu metodu, kai gedimų dažnis nėra aiškus arba nežinomas.
LPS pagrįstas gedimų diagnostikos optimizavimas
Hidraulinei sistemai diagnozuoti reikalingos žinios tam tikru mastu priklauso nuo praktinės šios srities ekspertų patirties. Todėl hidraulinėje sistemoje svarbų vaidmenį atlieka ekspertų sistemos gedimų diagnostikos metodas. Žinių įgijimas yra pripažįstamas kaip „GG quot“; ekspertų sistemos problema. Žinios įgyjamos naudojant klaidų medį. Loginis ryšys tarp kiekvieno gedimo yra aiškus, o diagnostikos taisyklės yra intuityvios, o tai sumažina ekspertų sistemos žinių įgijimo sunkumus. Viršutinis gedimų medžio įvykis atitinka užduotį, kurią turi analizuoti ir išspręsti ekspertų sistema. Minimalus pjovimo rinkinys yra galutinis rezultatas. Loginis kaltės medžio santykis iš viršaus į apačią atitinka ekspertų sistemos samprotavimo procesą. Šakos atitinka žinių bazės taisykles, Šakų skaičius yra lygus taisyklių skaičiui, žinios žinių bazėje gaunamos iš gedimo medžio.
Tačiau tradicinis gedimų medis nėra palankus kompiuterio laikymui ir paieškai, ypač kai hidraulinė sistema yra sudėtingesnė, dažniausiai naudojama saugykla užima daugiau vietos, paieškos procesas yra sudėtingas, diagnozės negalima greitai padaryti išvados ir nepalankus sistemos priežiūrai. Dvejetainio medžio saugojimo struktūra ir paieškos procesas yra gana paprastas, lengvai kompiuteriu išreikštas ir apdorojamas. Klaidų medį galima paversti dvejetainiu medžiu, kad būtų išspręstos pirmiau nurodytos problemos
