機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性建模與評(píng)估方法研究.pdf

1、可靠性是產(chǎn)品重要的質(zhì)量特征，與產(chǎn)品的市場競爭力以及客戶滿意度等息息相關(guān)。科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步使得機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能日趨復(fù)雜。同時(shí)，對(duì)于特定的機(jī)電產(chǎn)品（如工程機(jī)械、軍用裝備等），其工作環(huán)境的動(dòng)態(tài)性使得產(chǎn)品可靠性特征呈現(xiàn)出復(fù)雜性和隨機(jī)性。以上因素對(duì)傳統(tǒng)可靠性建模與評(píng)估理論提出挑戰(zhàn)。
　　動(dòng)態(tài)可靠性建模與評(píng)估方法建立在傳統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性方法基礎(chǔ)上，用于研究產(chǎn)品（或系統(tǒng)）故障隨時(shí)間變化的規(guī)律以及環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。本文以某工程裝備中

2、的機(jī)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，開展系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估研究，主要研究工作如下:
　　(1)研究基于改進(jìn)的故障模式、影響及其危害性分析(Failure Mode，Effect and CriticalityAnalysis，F(xiàn)MECA)以及故障傳播模型(Failure Propagation Model，F(xiàn)PM)的系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法。在傳統(tǒng)FMECA表格“故障原因”基礎(chǔ)上增加“原因貢獻(xiàn)率”條目，基于FPM構(gòu)建系統(tǒng)故障傳播圖(Failure P

3、ropagation Graph，F(xiàn)PG)，將改進(jìn)的FMECA和FPG相結(jié)合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的定量評(píng)估。以貢獻(xiàn)率值和底層元器件故障概率值為基礎(chǔ)，通過基于系統(tǒng)FPG的故障診斷過程得到每種故障模式發(fā)生的概率。以每種故障模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先值（Risk Priority Value，RPV）作為故障評(píng)判指標(biāo)，為維修策略的制定提供依據(jù)。
　　(2)基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Dynamic Bayesian Network，DBN)理論評(píng)估系統(tǒng)多態(tài)可靠性。

4、采用結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)技術(shù)(Structure Analysis and Design Technology，SADT)、故障模式及其影響分析（Failure Mode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA）方法完成系統(tǒng)功能和故障分析?？紤]部件故障的多態(tài)性以及部件狀態(tài)隨時(shí)間的轉(zhuǎn)移性，基于SADT和FMEA建立系統(tǒng)可靠性評(píng)估DBN模型，利用DBN雙向推理的能力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠性評(píng)估和薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別。以俯仰系統(tǒng)為例驗(yàn)證方法的有效性，評(píng)估

5、結(jié)果與工程實(shí)際相符。
　　(3)采用通用生成函數(shù)(Universal Generating Function，UGF)方法評(píng)估環(huán)境因素對(duì)機(jī)電系統(tǒng)可靠性的影響。以電機(jī)為研究對(duì)象，考慮路面振動(dòng)這一環(huán)境因素，利用路面振幅描述環(huán)境特性，建立電機(jī)故障率與路面振幅的函數(shù)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，采用帶有動(dòng)態(tài)參數(shù)的通用生成函數(shù)法求解系統(tǒng)可靠性。通過振幅表示電機(jī)故障率，以替代電機(jī)的狀態(tài)取值，建立路面振幅與系統(tǒng)可靠性的函數(shù)關(guān)系，并由此分析路面振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)可用