基于GO法的柴油机机旁控制系统可靠性分析

摘要

随着能源危机和环境污染的日益严重，船用柴油机正朝着节能和环保的方向发展，应用电子控制技术已经成为柴油机发展的重要方向和必然趋势。柴油机电控系统相当于柴油机的“大脑”，它直接控制着柴油机的运转。如果电控系统出现问题则可能会使舰船的整个动力系统崩溃，甚至造成重大人员伤亡等重大事故。因此，对船用柴油机电控系统的可靠性要求较高。本文针对L21/31柴油机机旁控制系统的可靠性设计进行了研究。
　　 L21/31柴油机用机旁控制系统是针对MAN B&W公司L21/31柴油机设计的，由监控系统和安全系统两部分组成，主要实现柴油机的控制、监测、保护及报警等功能。首先，本文根据系统可靠性指标，应用AGREE法对机旁控制系统内的各个模块进行了可靠性指标分配，确定监控系统的核心模块—基础模块的可靠性是整个工作的重点。其次，结合机旁控制系统的功能要求，对基础模块的设计原理进行了细致的分析。它以S12XDP512芯片为核心，以及电源电路、单片机外围电路、通讯电路、转速测量电路、开关量控制及模拟信号调理等，并在此基础上运用了电磁兼容、冗余及降额等可靠性设计技术，进一步提高了系统可靠性。再次，论述GO法基本概念，分析了闭环可修系统GO法原理，推导了闭环可修系统中的GO法定量计算公式，设计了基于GO法的可靠性分析软件。最后，本文根据基础模块中各部分电路，建立了GO法模型，应用闭环可修系统GO法对基础模块硬件电路进行了可靠性预计，分析结果表明，基础模块硬件设计的可靠性可以满足可靠性指标要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究目的及意义

1.2可靠性的发展历史及研究现状

1.3可靠性研究内容

1.4本文主要研究内容

第2章 机旁控制系统可靠性分析

2.1引言

2.2 L21/31柴油机机旁控制系统简介

2.3可靠性设计原理

2.3.1可靠性基本概念

2.3.2可靠性模型

2.3.3机旁控制系统可靠性等效模型

2.4可靠性指标分配以及AGREE法

2.5应用AGREE法对柴油机旁控制系统可靠性指标分配

2.6本章小结

第3章 基础模块硬件介绍

3.1引言

3.2功能要求

3.2.1数据监测

3.2.2控制

3.2.3故障诊断

3.2.4通讯

3.2.5状态设置

3.3总体方案介绍

3.3.1基础模块硬件原理图

3.3.2单片机的选型依据

3.4基础模块硬件介绍

3.4.1电源电路

3.4.2单片机配置电路

3.4.3通讯电路

3.4.4转速测量电路

3.4.5开关量控制电路

3.4.6模拟信号调理电路

3.5可靠性设计措施

3.5.1电磁兼容性设计

3.5.2冗余设计

3.5.3降额设计

3.6本章小结

第4章 GO法原理及其可靠性分析软件设计

4.1引言

4.2 GO法的基本概念

4.2.1基本操作符

4.2.2 GO法的分析过程

4.2.3有共有信号的状态概率算法

4.3 GO法实例分析

4.3.1系统的描述

4.3.2系统的GO图

4.3.3输入数据

4.3.4两路供水系统GO运算

4.4闭环可修系统的GO法原理

4.4.1可修系统的可靠性特征量及操作符计算公式

4.5 GO法可靠性分析软件的设计

4.5.1软件功能及逻辑结构设计

4.5.2操作符设计

4.5.3子模块的设计与实现

4.5.4应用可靠性分析软件对电源开关系统的分析计算

4.6本章小结

第5章 基础模块可靠性分析

5.1引言

5.2基础模块的可靠性分配

5.2.1基础模块的可靠性分配

5.2.2基础模块可靠性分配结果

5.2.3基础模块的元器件选型

5.3基础模块的GO法可靠性预计

5.3.1电源模块电路的可靠性预计

5.3.2单片机及外围配置模块可靠性预计

5.3.3通讯模块可靠性预计

5.3.4开关量模块预计

5.3.5转速测量模块预计

5.3.6模拟信号调理模块预计

5.4结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A