故障树分析法研究及其在航天器故障诊断中的应用

摘要

故障树分析(Fault Tree Analysis FTA)方法，是一种评价复杂系统可靠性与安全性的重要方法，目前已广泛应用在宇航、电子、电力、机械、化工等工业领域。随着人型系统的出现，故障树分析规模逐渐变大，故障树的计算问题易演化成为NP困难问题，有关故障树定性和定量分析的算法研究变得非常重要。
　　论文详细介绍了故障树分析法的研究现状，基本特点和步骤，并闸述战障树的定性分析及定量分析算法基本原理。在定性分析中，先介绍了传统的定性分析方法，然后讨论关联矩阵法在故障树分析中的应用，并给出了详细的计算步骤，简述了关联矩阵法相对其他方法的优势。在定量分析中，给出了删去留下法在不交化过程中的应用，并给出了顶事什概率及底事件重要度用程序实现的算法。
　　应用传统方法来获取大型复杂系统的最小割集十分困难，甚至会出现不可解极端情况。为了解决这个棘手的问题，在系统可靠性的研究领域中引入了BDD算法。在使用这种方法时，需要将故障树转化成对应的逻辑表达式，也就是二元决策图形式。这种方法的关键在于构造出的BDD的节点数，而基本事件的排序则是影响BDD节点数的重要因素。本文对BDD的底事件排序问题也进行了说明。
　　基于故障树的分析方法，对在轨运行的目标航天器其故障进行故障源搜寻，兼顾了基于定量和规则模型检测的优点，为定位目标航天器等人型复杂系统的在轨故障提供了一种可行的途径。通过某型号卫星电源系统和太阳翼的机械系统的故障树分析，说明了该方法的优越性和可行性。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本课题主要研究内容

2故障树分析法概述

2.1 FTA本质

2.2 FTA的特点

2.3故障树分析法中的基本概念和符号

2.4故障树建立所需的数学基础

2.5故障树建树的步骤与原则

2.6故障树建树的方法

2.7本章小结

3故障树的定性及定量分析算法研究

3.1故障树的定性分析

3.2关联矩阵法在故障树定性分析中的应用

3.3故障树的定量分析

3.4不交化运算求故障树顶事件发生概率

3.5顶事件概率和底事件重要度的程序实现

3.6本章小结

4基于BDD的故障树分析

4.1故障树的NP问题

4.2 BDD的基本概念

4.3故障树向BDD的转化

4.4基于BDD的故障树定性与定量分析

4.3 本章小结

5故障树分析法在航天器故障诊断中的应用

5.1航天器故障诊断的方法

5.2故障树分析法在航天器故障诊断中的应用

5.3故障树分析法在航天器太阳翼机械系统故障诊断中应用

5.4故障树分析法在航天器电源系统故障诊断中应用

5.3 本章小结

6 总结和展望

6.1论文研究内容

6.2论文研究成果

6.3展望

致谢

参考文献