基于模块化思想的动态故障树分析方法研究

摘要

随着科技的迅猛发展，系统结构日趋复杂。传统的故障树分析方法不适用于具有动态随机性故障和相关性的系统可靠性分析，马尔可夫模型对动态系统可靠性分析又常常会出现NP问题。基于模块化思想的动态故障树分析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链方法求解，可以大大提高分析的效率。但是，目前尚无一种简便通用的独立模块搜索方法以及基于BDD的静态子树分析方法和动态子树向马尔可夫链的自动转化方法等。本文就这些问题展开了分析研究工作。 本文对于模块化的问题，介绍了一种独立模块的线性搜索方法，大大缩短了模块搜索时间。对于静态子树的分析，首先介绍了一种基于结构重要度求解故障树底事件最优指标顺序的方法，然后采用递归算法实现静态子树向BDD的转化，在此基础上介绍了基于BDD的故障树定性分析和定量分析方法，提出一种基于BDD的早期不交化求解非单调关联故障树质蕴含的方法。针对动态子树直接转化成马尔可夫链比较困难的问题，采用一种基于时序规则约束和故障规则约束的组合分析加回溯搜索方法，实现了动态子树向马尔可夫链的自动转化，并就基于马尔可夫链的动态子树定性定量分析算法进行了进一步研究。最后通过对一个系统实例故障树的分析计算证明了上述方法的简便性和实用性。 为了便于动态故障树分析方法的软件实现，使其更好地运用于工程实践，本文完成了动态故障树分析平台结构的框架设计工作，并重点对其中的分析计算模块进行了详细阐述。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略表

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3动态故障树分析中存在的主要问题

1.4本文研究的主要内容

2故障树分析法概述

2.1故障树基本知识

2.1.1基本定义和符号

2.1.2故障树分类

2.1.3故障树的建造

2.1.4故障树结构函数

2.2故障树的定性分析

2.3故障树的定量分析

2.4动态故障树的基本原理

2.5本章小结

3动态故障树的模块化分解

3.1动态故障树的预处理

3.1.1同类门合并

3.1.2早期不交化

3.2动态故障树的模块分解

3.2.1模块分解法的步骤

3.2.2模块搜索算法及实现

3.3动态故障树模块化结果的合成

3.3.1动态故障树故障模式的模块合成

3.3.2动态故障树顶事件故障概率的模块合成

3.3.3动态故障树部件重要度的模块合成

3.4本章小结

4模块子树分析方法研究

4.1基于BDD的故障树分析

4.1.1故障树到BDD的转化

4.1.2基于BDD的故障树定性分析

4.1.3基于BDD的早期最小化求解PIS的算法

4.1.4基于BDD的故障树定量分析

4.2基于马尔可夫链的故障树分析

4.2.1马尔可夫过程

4.2.2动态故障树向马尔可夫链的自动转化算法

4.2.3基于马尔可夫链的动态故障树定性分析

4.2.4基于马尔可夫链的动态故障树定量分析

4.3动态故障树分析方法应用研究

4.4本章小结

5动态故障树分析平台设计

5.1动态故障树分析平台的总体结构

5.2动态故障树分析计算模块设计

5.3本章小结

6总结与展望

6.1本文综述

6.2下步研究展望

致 谢

参考文献