[发明专利]一种基于模糊动态故障树的机电作动器可靠性分析方法

摘要

本发明涉及一种基于模糊动态故障树的机电作动器可靠性分析方法，该方法通过分析确定机电作动器的顶事件、中间事件和底事件，建立动态故障树，并将动态逻辑门替换成代数算子，转换成动态故障树的代数模型进行求解，使用三角形模糊集数据来表示底事件的模糊可靠性，并将代数模型分解为静态子树和动态子树分别进行求解，最后综合得到机电作动器系统失效的模糊概率，并通过模糊重要度分析来确定机电作动器系统的薄弱环节。本发明方法可以有效地对机电作动器进行可靠性分析，解决了传统动态故障树分析计算量大的问题，可以为机电作动器故障定位提供参考。

主权项

1.一种基于模糊动态故障树的机电作动器可靠性分析方法，其特征在于步骤如下：步骤1：采用演绎推理法建立机电作动器的动态故障树：步骤1.1、以机电作动器系统失效作为机电作动器动态故障树的顶部事件，以机电作动器的三个主要部件电机、控制单元和机械减速装置的失效作为第二级中间事件M1、M2和M3，以每个主要部件里的各个子部件易发生的失效作为下一级事件，依次类推至元器件的失效作为底事件；步骤1.2、自底事件至顶事件，采用动态逻辑门将各级事件进行相连，得到机电作动器的动态故障树，其中绕组X1、X2和逆变器X8、X9有备件，使用冷备件门相连；轴承弯曲X5和轴承磨损X6将导致转子偏心X7，使用功能相关门连接；裂纹成核X11、裂纹扩展X12和齿折断X13是程度依次加深的齿轮故障，使用顺序相关门相连；步骤2：采用代数模型方法建立机电作动器动态故障树的代数模型，具体方法如下：步骤2.1、从故障树的顶部由上至下，将逻辑门替换成代数算子，建立动态故障树的代数模型：步骤2.2、根据功能相关门的代数化简规则，M13子树可以化简为X5+X6+X7，得到机电作动器动态故障树代数模型的规范形式：步骤3：利用公开资料中机电作动器的历史数据结合可靠性手册中的可靠性数据，利用3σ准则确定底事件的模糊集可靠性数据，得到模糊动态故障树；步骤4：对机电作动器的模糊动态故障树进行定性分析，找到最小割序集，具体方法如下：步骤4.1、根据代数模型中的静态逻辑门和动态逻辑门算子，将动态故障树的代数模型分为动态部分和静态部分，如下式所示：TS＝X3·X4+X5+X6+X7+X10步骤4.2、对于静态部分，根据逻辑与门、逻辑或门采用下行法找到最小割集，最小割集的集合是静态子树顶事件发生的各种可能的集合，为故障分析和预防提供依据；步骤4.3、对于动态部分，通过依次判断割序集是否冗余来找到最小割序集，最小割序集是考虑到底事件发生的顺序关系的动态子树顶事件发生的各种可能的集合，为确定动态系统的失效模式提供依据；步骤5：对机电作动器的模糊动态故障树进行定量分析：步骤5.1、根据代数模型中的静态逻辑门和动态逻辑门算子，将动态故障树的代数模型分为动态部分和静态部分，代入底事件的可靠性数据，分别计算动态部分和静态部分子树顶事件的失效概率，然后根据1‑(1‑TS)(1‑TD)计算得到机电作动器的失效概率函数；顶事件的模糊失效概率函数可以反映出底事件的不确定性对顶事件的影响；步骤5.2、计算底事件的模糊重要度式中1i表示底事件Xi发生，0i表示底事件Xi没有发生；步骤5.3、根据模糊重要度寻找对顶事件影响程度最大的底事件，作为排查故障时优先考虑的底事件。