基于DBN理论的机电系统多态可靠性分析及其软件开发

摘要

可靠性是机电产品重要的指标，事关顾客满意度和企业的经济效益。传统可靠性理论在系统建模时，通常将部件或系统视为二态对象。随着产品功能和结构的复杂化，二态可靠性理论不能有效反映零部件的实际状态，也难以满足复杂机电产品可靠性评估需求。
　　本文以某工程装备机电伺服系统为研究对象，从系统可靠性评估需求出发，以概率论为基础，结合故障模式及其影响分析(Failure Mode and Effect Analysis，FMEA)、结构化分析设计技术（Structured Analys is and Design Technique，SADT），基于动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network，DBN)方法评估系统的多态可靠性，并完成案例研究。在开展理论研究和案例分析的基础上，开发具有通用性的基于DBN理论的多态可靠性评估软件，并利用软件完成算例分析。论文主要工作如下:
　　(1)采用DBN理论评估复杂系统多态可靠性，识别系统可靠性瓶颈部件。基于FMEA、SADT完成调平子系统功能模块划分，确定各功能部件可能存在的故障模式、故障原因以及故障可能造成的影响。在上述工作基础上，建立调平子系统动态贝叶斯网络模型。利用DBN理论具有的正向推理能力分析系统可靠度演变规律，利用DBN逆向推理功能识别系统可靠性瓶颈环节。
　　(2)以某工程装备机电伺服系统为主要对象，收集并建立可靠性基础数据库，对基于DBN可靠性分析方法流程简化和改进。采用微软基础类库(MFC)作为开发工具，开发机电系统多态可靠性评估软件。此外，利用所开发的软件完成算例计算与分析，证明软件的有效性。
　　(3)以某天线座中的机电系统为对象，在分析研究对象工作原理的基础上，开展FMEA和SADT分析，绘制系统SADT结构图，在软件中建立该系统的DBN模型，并完成可靠性仿真计算。最后，通过和实际情况相对比，验证软件的通用性。
　　论文以多态机电系统为对象，基于DBN理论开展多态可靠性评估方法研究，完成相应的案例分析。此外，论文从工程应用的角度出发，在对该方法进行改进和简化的基础上，开发了多态可靠性评估软件。软件简化了系统多态可靠性评估过程，为此类机电系统多态可靠性评估提供便利。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 多态系统可靠性研究现状

1．3 可靠性软件发展现状

1．4 主要研究内容和技术路线

第二章 基于DBN的调平子系统多态可靠性评估

2．1 贝叶斯网络基础

2．1．1 贝叶斯网络基本概念

2．1．2 动态贝叶斯网络概述

2．2 FMEA和SADT褐}述

2．2．1 FMEA

2．2．2 SADT

2．3 调平子系统的组成及工作原理

2．4 调平子系统的FMEA和SADT分析

2．5 调平子系统的DBN建模与多态可靠性评估

2．6 本章小结

第三章 基于动态贝叶斯网络的多态可靠性软件开发

3．1 软件开发背景介绍

3．2 软件开发思路及相关工具

3．2．1 软件设计思路与模块架构

3．2．2 软件开发相关工具

3．3 软件数据库设计方案

3．3．1 基础数据库的设计方案

3．3．2 历史数据库的设计方案

3．4 软件界面设计与实现

3．4．1 菜单项和操作视图设计与实现

3．4．2 工作区模块的设计与实现

3．5 软件验证调平子系统计算结果

3．6 本章小结

第四章 基于软件的天线座多态可靠性分析

4．1 某天线座简介

4．2 天线座FMEA和SADT分析

4．2．1 天线座及其组成单元的的FMEA

4．2．2 天线座系统SADT分析

4．3 基于软件的天线座的多态可靠性评估

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

附录

作者攻读硕士学位期间发表的论文