bevezetés
A hidraulikus rendszer előnyei a nagy teljesítmény, a kis méret, a könnyű súly, a gyors reakció, a nagy pontosság és a terhelésgátló merevség. Gyakran a vezérlés és az erőátvitel középpontjában áll mindenféle berendezésben és rendszerben. A hidraulikus rendszernek magas a meghibásodási aránya. Ha a meghibásodás után nem foglalkoznak vele időben, az hatással lesz a termelésre, ami nagyobb gazdasági veszteségeket eredményez. Ezért hatékony megbízhatósági elemzésének és hibadiagnosztikai módszereinek tanulmányozása gyakran a kulcs ahhoz, hogy tökéletes legyen az ipari technológiában [1].
A hibafa-analízis (FTA) módszer az események közötti kapcsolat megállapítása a rendszerhiba és a meghibásodás közvetlen és közvetett okai közötti kapcsolat alapján, valamint a rendszerhiba okának meghatározása. A lehetséges kombinációk sokfélesége az előfordulás becsléséhez a rendszeresemények és az analitikai módszer alsó eseményének fontossága.
Az 1960-as évek elején a Bell Labs először az FTA-módszert használta a milícia rakéták indításirányító rendszerének véletlenszerű meghibásodásának előrejelzésére. Azóta az Egyesült Államok Boeing kifejlesztette az FTA számítógépes programot a repülőgép-tervezés fejlesztéseihez. Az 1970-es évek elején a Massachusettsi Műszaki Intézet (MIT) nukleáris biztonsági elemzést végzett FTA és eseményfa elemzés segítségével, és arra a következtetésre jutott, hogy az atomenergia nagyon biztonságos energiaforrás. E jelentés közzététele nagy visszhangokat váltott ki különböző területeken, és elősegítette a hibafa elemzési módszert az űrháztól és az atomenergiától kezdve az elektronika, a vegyipar és a gépek ipari ágazatáig [2].
Jelenleg a szabadkereskedelmi megállapodást a nemzetgazdaság minden területén alkalmazzák, fontos szerepet játszik a rendszer megbízhatóságának és biztonságának javításában, és széles körű fejlődési kilátásokkal rendelkezik [3]. Az FTA a hidraulikus rendszerek megbízhatóságának, biztonságának előrejelzésének és elemzésének, hibanalízisének és diagnosztikájának egyik hatékony módszerévé vált.
1 hagyományos szabadkereskedelmi megállapodás
1.1 alapvető jellemzők
A logikai algebra és a valószínűségelmélet alapján az FTA a&"eseményeket", a&"eseményeket"; a hibák és&valószínűségének ábrázolására; logikai kapuk" az alkatrészek hibái közötti összefüggések leírására. Az esemény a rendszer és annak összetevőinek állapotának leírása. Általánosan használt logikai kapuk és ÉS, VAGY szavazóajtó, tiltott ajtók és XOR kapuk.
Az FTA-módszernek meg kell oldania a minőségi és mennyiségi elemzésben meghatározott minimális csökkentést. A logikai kapuk kombinációja szerint a rendszer hibafájában kiírják a struktúra függvényt, és a legfelső esemény bekövetkezésének valószínűségét diszjunkt feldolgozással számolják, hogy tovább számolják az egyes események fontosságát.
A kivágott halmazok (úthalmazok) a hibafa néhány alsó eseményének gyűjteménye. A legfelső eseményeknek akkor kell bekövetkezniük (nem fordulhatnak elő), amikor ezek az alsó események egy időben következnek be (nem fordulnak elő). Ha az alsó eseményben szereplő vágáskészletet (úthalmaz) önkényesen eltávolítják a vágási halmazból (úthalmaz), akkor az ilyen vágási halmaz (úthalmaz) a legkevesebb vágási halmaz (legkisebb úthalmaz).
A struktúra függvény egy logikai függvény, amely a rendszer állapotát képviseli. Ha a rendszer legfelső eseményállapota állapotváltozókat használ, akkor a struktúra függvény az eseményállapot-változók függvényének vége. Általában a hibafa megadásakor a struktúra függvény közvetlenül a hibafa szerint írható fel. A kifejezés azonban bonyolult és hosszadalmas. Ezért a tényleges számítás során a struktúra függvényt a minimális vágási halmaz vagy a legkisebb út halmaz adja meg.
1.2 FTA a hidraulikus rendszerben
A legtöbb hidraulikus rendszert tandem rendszerként lehet besorolni. A hibafákat gyakran VAGY kapuk alkotják. Egyetlen esemény bekövetkezése általában csúcseseményt eredményez [4]. De a tényleges rendszer nem egyszerűen abból indulhat ki, hogy javítja az egyes hidraulikus alkatrészek megbízhatóságát, ami idő és erőforrások pazarlását eredményezi. A hidraulikus rendszer gyenge láncszemei jelentősen befolyásolják a rendszer megbízhatóságát. A rendszer megbízhatósága attól függ, hogy a gyenge láncszemek helyét és a befolyás mértékét pontosan megjósolják-e. Az FTA módszer segíthet a rendszer hibamódjainak megismerésében és a rendszer gyenge pontjainak megismerésében. A rendszer meghibásodási valószínűségének kvalitatív és kvantitatív elemzése és kiszámítása, valamint egyéb megbízhatósági indexek biztosítják az alapot a hidraulikus rendszer megbízhatóságának javításához és értékeléséhez [5].
Például egyes hibatünetek és hibaforrások nem egy-egy megfelelésnek felelnek meg, gyakran a megdöbbentés és az átfedés jelenségével, és a hibadiagnózis nehezebb. Az FTA módszer azonosítja a legfelső esemény összes meghibásodási módját azáltal, hogy megkeresi a legfelső esemény okát és az okok kombinációját, ami segíthet a hidraulikus rendszer lehetséges hibáinak azonosításában a hibadiagnosztika irányítása, valamint a tervezés és a karbantartás javítása érdekében. oldat [6].
A hagyományos szabadkereskedelmi módszer a következő hiányosságokkal rendelkezik: Először is, a rendszer megbízhatóságának elemzése során a hagyományos szabadkereskedelmi módszer úgy ítéli meg, hogy az alkatrésznek csak két működési vagy meghibásodási állapota van, és nem tudja pontosan értékelni a rendszer megbízhatóságát. Másodszor, a hagyományos FTA módszer a Boolean algebra alapján pontosan ismerni kell az alkatrész meghibásodási valószínűsége és a meghibásodási esemény közötti kapcsolatot, és egy alkatrész valószínűségi értéke sok statisztikai adatot igényel a valószínűség megszerzéséhez. érték. A környezeti kétértelműség és az adatok pontatlansága befolyásolja az alkatrészek előfordulásának valószínűségét, és az alkatrészek előfordulásának valószínűségét pontos értékként kezeli, ami nagy hibát eredményez a hibafa mennyiségi kiszámításában. Végül, amikor a hibafa leegyszerűsödik, nagy a nem metsző folyamatok száma, a számítás nagyon hatalmas, és néha nehéz megszerezni a hibafa minimális vágási halmazát.
2 Fuzzy FTA
A hidraulikus rendszer egy komplex nemlineáris mechanikus, elektromos és folyadékkapcsoló rendszer. A meghibásodás formái és hibamechanizmusai összetettek és sokfélék. Nehéz pontosan meghatározni a meghibásodás okát és a meghibásodás mértékét [7]. A fuzzy halmazelmélet alkalmazása az FTA hidraulikus rendszeren nemcsak magának a valószínûségnek a homályosságát tükrözi, hanem lehetõvé teszi a valószínûség kiosztását egy bizonyos fokú hibáig, de a helyszín és a mérnökök és technikusok tapasztalataival kapott kísérleti adatok is felhasználhatók kombinálva lehet. Megoldhatja a hiba valószínűségének kétértelműségét és bizonytalanságát, csökkentheti a hiba valószínűségének pontos értékének megszerzésének nehézségeit, és nagyobb rugalmassággal és alkalmazkodóképességgel rendelkezik.
A fuzzy FTA módszer elhomályosítja az alapesemények bekövetkezésének valószínűségét a hibafában, átveszi a fuzzy számokat a pontos valószínűségi értékek helyettesítésére, és továbbra is a hagyományos hibafa AND és OR kapuit használja, de a fuzzy operátort mutatja be a hagyományos logikai művelet, Állítsa be a legfelső esemény fuzzy valószínűségét és tagsági függvényeloszlását, valamint kvantitatív elemzést a fuzzy fontosság mértékének kiszámításával.
A fuzzy számok azok a bizonytalanságok, amelyeket a fogalmi fuzziness vagy a különböző fuzzy tényezők hatása okoz. A fuzzy számok leírják a valószínűségi értékeket, és hangsúlyozzák az emberek szubjektív szerepét a szabadkereskedelmi megállapodásban. A fuzzy számoknak számos formája létezik, például háromszög alakú fuzzy számok, trapéz alakú fuzzy számok, LR fuzzy számok, normál fuzzy számok, intervallum fuzzy számok és nyelvi értékek [8]. A hidraulikus rendszerek mérnöki gyakorlatában, amikor nagyszámú statisztikai adat áll rendelkezésre, meghatározhatja az alsó esemény valószínűségének pontos előfordulásának valószínűségét; amikor a statisztikai adatok hiánya, a tényleges helyzetnek megfelelően számos fuzzy szám és nyelvi érték képviseli és kombinálja a szakértői felmérést az incidens végének bekövetkezésének valószínűségének felmérésére [9]. A szabadkereskedelmi megállapodás megkönnyítése érdekében normalizálni kell a fenékesemény bekövetkezésének valószínűségét. Mivel a trapéz alakú fuzzy szám darabonként lineáris eloszlási tagsági függvény, az algebrai művelet viszonylag egyszerű. Intuitív és könnyű a fuzzy számok más formáit trapéz alakú fuzzy számokká konvertálni [10].
A kiterjesztési elv alkalmazásának folyamata a legfelső esemény fuzzy valószínűségének tagsági függvényének meghatározásához valójában matematikai programozási probléma, gyakran különböző fuzzy műveletekkel találkoznak, például a fuzzy számok négy aritmetikájával. Bonyolult rendszerek esetében a struktúra függvény dimenziója Nagyon magas, a programozási probléma optimális megoldása általában matematikai problémákkal találkozik. Ekkor a fuzzy számítási eredmények hitelesek és hiteles mértékűek, azaz&"; diffuzív GG"; és a különféle típusú tagsági függvény fuzzy valószínűségi kereszteződés kiszámítása és így tovább. Ezért [11] elfogadta a konvolúciós fuzzy operátoron alapuló módszert, amely a kimeneti fuzzy szám éltagságának fokozatos eltűnéséhez vezetett. A szélen valószínűtlen elemek elhanyagolásával a véges elágazás kiterjesztése hatékonyan kompenzálható, azaz&"diffúziós GG"; szűkül. A különböző típusú fuzzy valószínűségek kapcsolási problémájának megoldása érdekében a Ref. [12] elfogadta azt a módszert, hogy a céltartomány tagsági fokát először a céltartomány után osztják fel, majd a kiterjedt elv alapján súlyozzák a metszéspontot, és homályosítják az operátort. A [13] -ban a kibővített elvvel egyenértékű intervallumműveletet alkalmaznak a fuzzy számok minden λ-levágásához. Különböző λ értékek felvételével a rendszer meghibásodásának valószínűségi intervalluma különböző konfidenciaszintek mellett érhető el.
A hagyományos logikai kapuk miatt a fenti fuzzy FTA módszernek még meg kell találnia a hibamechanizmust és meg kell találnia az eseménykapcsolatot. A gyakorlatban a kudarc mechanizmusa és az események kapcsolata gyakran bizonytalan. Ezenkívül a meghibásodás különböző mértéke különböző következményekkel jár, a hagyományos fuzzy szabadkereskedelmi megállapodás nem tudja leírni a meghibásodás mértékének a rendszerre gyakorolt hatását. E problémák megoldása érdekében a szakirodalom [14] bevezette a TS fuzzy modelljét az FTA-ba, leírta az összetevők hiba valószínűségét fuzzy valószínűségként, leírta az események közötti kapcsolatot TS gate néven, és a hiba mértékét fuzzy számként, ill. A köd homályosságának lehetősége és a meghibásodás mértéke szerint számítsa ki a felsőbbrendű esemény homályos valószínűségét. Az irodalom [15] ezt a TS fuzzy FTA módszert alkalmazta a hidraulikus rendszerre, és jó eredményeket ért el.
3 Fontosságelemzés
A fontosság fontos index a hibafa kvantitatív elemzéséhez. Nemcsak a rendszer megbízhatósági elemzésére használható, hanem a rendszeroptimalizálási tervezési és karbantartási és diagnosztikai útmutatási rendszerben is használható. A fontosság leírja a legfontosabb eseményhez való hozzájárulást egy alkatrész meghibásodása esetén. A hagyományos hibafa főleg háromféle jelentőségű: strukturális, valószínűségi és kritikus fontosságú. A strukturális jelentőséget a&# 39 komponensek kulcsvektorainak a többi kulcsfontosságú komponens összes számában való részarányaként határozzuk meg, amely tükröződik az esemény helyének fontosságában a hibafa logikai struktúrájában, függetlenül a az alapul szolgáló esemény bekövetkezésének valószínűsége. A valószínűség fontosságát úgy definiálják, mint egy felső esemény bekövetkezésének valószínűségét az alsó esemény bekövetkezésének valószínűségéig, amely tükrözi az egyes alsó események állapotának a rendszer állapotára gyakorolt hatásának mértékét. A kritikus fontosságot egy rész meghibásodási valószínűségének és az általa okozott csúcsesemény meghibásodásának valószínűségének változásához viszonyított arányának aránya határozza meg. Ez tükrözi az alsó esemény valószínűségének a legfelső eseményre gyakorolt hatását és az alsó esemény megbízhatatlanságát is.
A hagyományos hibafa fontossági elemzés a kétállapotú feltételezésen alapul, de a tényleges rendszer gyakran különféle hibamódokként és sokféle hibaszintként jelenik meg. A többállapotú rendszerek megbízhatósági követelményeinek teljesítése érdekében az irodalom [16] kiterjeszti a hagyományos kétállapotú rendszerkomponensek fontosságát a többállapotú rendszerekre, és egy többállapotú rendszert mutat be, amely egy rendszer horizontális eseményen vagy egy állami eseményen alapul. A strukturális fontosság és a valószínűségi fontosság általános meghatározása és annak számítási módszere összhangban van a kétállapotú rendszer összetevőinek fontosságával.
Annak érdekében, hogy feltárja a komponensállapotok hatását magára az állapotra és a teljes többállapotú rendszerhibára, az irodalom [17] azon a feltételezésen alapul, hogy a rendszerkomponenseket nem lehet javítani, a meghibásodási módokat állapothibákra és állapotátmenet-hibákra osztva, a hagyományos valószínűségi fontosság fokozása és a kritikus fontosság elemzésének módszere, a fontosság egyenlően oszlik állami fontosságra és transzfer fontosságra.
Annak érdekében, hogy tükrözze a kritikus állapot és az összes komponens nem kritikus állapotának az egész rendszer meghibásodásának valószínűségére gyakorolt hatását, az Irodalom [18] javaslatot tett az egyenértékű meghibásodási valószínűség fogalmára és annak számítási módszerére, a valószínűségbontási módszer alkalmazásával elemezze az alkatrészek és rendszerek összes létező állapotát, Markov-lánc módszerrel és valószínűségelmélettel számolja ki a rendszer várható munkaszámát, majd kapja meg az ekvivalens meghibásodási valószínűséget.
Annak érdekében, hogy a rendszer két komponense kölcsönhatását tükrözze a rendszer megbízhatóságán, az irodalom [19] javaslatot tett a közös fontosság koncepciójára, amelyet két komponens arányaként határoztak meg a rendszer megbízhatóságának javítása érdekében. A közös szerkezet fontossága két komponens kapcsolatát tükrözi, ha a megbízhatóság érvénytelen. Az együttes megbízhatóság fontossága két komponens közötti viszonyt tükrözi, amikor a megbízhatóság érvényes. A [20] hivatkozás kiterjeszti két komponens együttes jelentőségét több komponensre, és megvizsgálja a feltételes megbízhatóság fontosságának fogalmát, amikor egy&# 39 komponens működési feltétele ismert.
Ha egyetlen elem más hibamódot képvisel, vagy nem érvényes, akkor az összes releváns alsó eseményt kombinációként kell figyelembe venni az elem fontosságának meghatározása érdekében. A fenti probléma megoldására a differenciál fontosságot javasoljuk elsőrendű érzékenységi módszerként. Figyelembe véve az összetevők közötti kölcsönhatást, az irodalom [21] a másodrendű differenciál fontossági fokot javasolta, az együttes fontosság másodlagos kiegészítő információként történő felhasználásával.
[22] -ben két Fussell-Vesely-alapú fontossági módszert alkalmaznak, nevezetesen az alkatrész fontosságát és a csökkentett fontosságot, a komponens fontosságát használják a legvalószínűbb összetevő meghibásodásának azonosítására, és a csökkentett fontosság fontossága tükrözi az összetevő meghibásodásának kombinációját okozhatja A rendszerhibák tünetei: generálható, figyelembe véve magukat az összetevőket és azok rendszerre gyakorolt hatását.
A fontosság mindenekelőtt az összetevők szintjén van meghatározva, mivel a hibafa az alapvető eseményszint, az ajtó eseményszintjén pedig megismétlődhetnek a különböző ajtóesemények alapeseményei, így az egyes események meghibásodási valószínűsége bizonyos jelentőséggel bír , az irodalom [23] az ajtó esemény fontosságát az alapesemény fontosságából vezeti le.
A hagyományos hibafa fontossági fok-elemzési módszer a valószínűség hipotézisén alapul, a gyakorlati rendszerekben gyakran létezik fuzzy és véletlenszerűség, a valószínűségi hipotézist fokozatosan felváltja a valószínűség hipotézise, és létrejön a fuzzy fontossági fok elemzési módszer. Például a hagyományos fontosság fogalmának meghatározásával, vagyis a legfelső esemény fuzzy valószínűsége és az alsó esemény meghibásodási állapota közötti különbség matematikai várakozásával [24] fuzzy esemény és a legnagyobb esemény medián száma normál állapotban [25]; a Hamming-távolság módszer, amely a tényleges hibamód és az ideális hibamód hasonlóságai közötti különbség [26].
A hagyományos hibafa fontossága alapján az irodalom [27] javasolta a TS fuzzy hibafa fontossági algoritmusát, és meghatározta a TS valószínűségének fontossági fokát, a TS kritikus fontosságának fokát és a TS fuzzy fontosságának fokát, és ellenőrizte a Sex algoritmus megvalósíthatóságát. Ez a módszer egyszerű és megbízható módszernek tekinthető, ha a meghibásodási arány bizonytalan vagy ismeretlen.
FTA alapú hibadiagnosztika optimalizálás
A hidraulikus rendszer diagnosztizálásához szükséges ismeretek bizonyos mértékben függenek a szakterület szakértőinek gyakorlati tapasztalatától. Ezért a szakértői rendszerhibadiagnosztikai módszer fontos szerepet játszik a hidraulikus rendszerben. A tudás elsajátítását GG-ként ismerik el; szűk keresztmetszet GG-ként; szakértői rendszer problémája. Az ismeretszerzés a hibafa felhasználásával valósul meg. Az egyes hibák logikai kapcsolata világos és a diagnosztikai szabályok intuitívak, ami csökkenti a szakértői rendszer ismeretszerzésének nehézségeit. A hibafa legfelső eseménye megfelel a szakértői rendszer által elemzendő és megoldandó feladatnak. A minimális vágáskészlet a végeredmény. A hibafa fentről lefelé tartó logikai kapcsolata megfelel a szakértői rendszer érvelési folyamatának. Az ágak megfelelnek a tudásbázis szabályainak, Az ágak száma megegyezik a szabályok számával, a tudásbázisban lévő tudás a hibafából származik.
A hagyományos hibafa azonban nem kedvez a számítógépes tárolásnak és visszakeresésnek, különösen akkor, ha a hidraulikus rendszer összetettebb, az általánosan használt tároló több helyet foglal el, a visszakeresési folyamat bonyolult, a diagnózist nem lehet gyorsan következtetni, és nem kedvez a rendszer karbantartásának. A bináris fa tárolási struktúrája és visszakeresési folyamata viszonylag egyszerű, könnyen számítógépes kifejezés és feldolgozás, a hibafa bináris fává alakítható a fenti problémák megoldása érdekében
