概率行为树模型转化为模型检测模型方法研究

将概率模型检测方法运用到机电系统可靠性评价中,可以有效提高可靠性分析特别是FMEA分析的准确性与效率。利用概率模型检测对机电系统进行可靠性评价需要对机电系统进行形式化建模,直接利用模型检测语言对系统进行形式化建模直观性较差,建模难度大。对机电系统的概率行为树建模进行了介绍,分析了概率模型检测工具PRISM提供的形式化建模语言,定义了从概率行为树模型到PRISM形式化模型的转换规则,实现了机电系统概率行为树模型向模型检测形式化模型的转换。以数控机床工作台系统为例验证了转换方法的可行性。     

基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价

为克服传统动态可靠性分析方法的不足,提出基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价方法。介绍了概率模型检测的概念及概率模型检测工具PRISM。用形式化建模语言描述系统单元的状态变迁过程,建立了机电系统的形式化模型。利用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化描述,建立了可靠性指标的规约表达式,借助概率模型检测工具自动解算可靠性指标,实现了基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价。所提方法建模过程简单,能有效提高机电系统动态可靠性分析的效率。     

基于模型检测的机电系统FMEA研究

失效模式与影响分析(Failure modes and effects analysis,FMEA)是一种重要的设计评审和可靠性评估手段,但传统FMEA是非形式化的,分析烦琐且容易出错。将形式化技术引入机电系统FMEA,提出基于模型检测的机电系统FMEA方法。基于机电系统中的状态和事件,研究机电系统行为过程的形式化建模,针对单元失效建立面向FMEA的系统形式化模型;基于计算树逻辑(Computation tree logic,CTL)对机电系统的潜在故障进行形式化规约,并以潜在故障的否定命题构建待验证的系统行为属性;借助于模型检测工具遍历系统状态空间来检验系统是否满足行为属性,从而辨识系统单元失效与系统潜在故障之间的关系,实现基于模型检测的机电系统FMEA;将上述方法应用到数控机床进给系统,通过模型检测成功辨识出限位开关失效所导致的系统故障,验证了该方法的可行性。     

基于IDEF的复杂机电系统状态解析

利用功能-行为-状态建模思想,提出了基于IDEF的复杂机电系统状态解析方法。首先利用IDEF0建立复杂机电系统功能结构的形式化表达,然后基于功能-行为映射关系并根据行为之间的时序、逻辑关系利用IDEF3建立复杂机电系统行为过程的形式化表达,最后将系统行为过程形式化表达模型中的行为单元的行为映射为状态,形成复杂机电系统的状态变迁网络。基于状态变迁网络,可以获得复杂机电系统行为过程中的状变迁序列,进而实现复杂机电系统的状态解析。     

基于部分可观察马尔可夫决策过程的机电装备动态可靠性评价方法

针对机电装备运行维护问题,提出了基于部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)理论的动态可靠性评价方法。该方法将可靠性动态演变看成POMDP问题,通过不完全观测到的设备运行信息（如噪声、温度、压力等）,对可靠性状态进行估计,同时分析不同的维修行为对可靠性水平的影响规律,构建了基于状态转移的动态可靠性评价模型。然后,提出了以最小化维修成本费用和潜在故障危害为目标的维护策略制定方法,并通过案例分析验证了该方法的有效性,实现了机电装备动态可靠性的有效评价与维护策略的科学制订。     

基于多色集合理论的概念设计建模和推理技术研究

对产品信息建模和推理技术的形式化方法进行了研究。将机械产品中存在的约束关系分为3类4种，在功能方法树中以边的形式进行了表示，建立了包含约束信息的功能方法树模型，在此基础上，利用多色集合理论的元素、统一颜色、个人颜色等概念以及多色图，建立了产品概念设计形式化结构模型；从功能分解和约束条件两方面进行了数学形式的描述、推理，给出了实现产品概念设计形式化推理的计算机算法流程；以隔振系统的概念设计为例，应用和验证了以上理论和方法。研究表明，基于多色集合理论建立的机械产品概念设计模型易于形式化描述和推理，方便计算机编程。     

基于标称模型的机电执行机构故障建模与仿真

针对机电执行机构故障建模问题,提出一种基于系统标称模型的数学建模方法。在分析故障作用机理和故障描述形式的基础上,阐述了利用标称模型对一般系统进行故障建模的原理。通过对典型机电执行机构结构和各组成模块的讨论,获得描述系统正常状态下的标称数学模型。基于此模型,详细分析了各个模块的主要故障类型和故障表象,并建立其故障数学模型。最后对几种典型故障进行仿真与分析,结果表明,该方法能够较全面地反映故障对系统的影响,对获取系统完整的故障模型及分析系统故障运行状态具有较高的应用价值。     

基于语义的产品功能形式化建模

由于缺乏形式语义,很难利用计算机在功能空间中进行有效的推理,以辅助设计人员进行功能分析和产品设计.为了解决传统功能模型存在的缺点,将基于描述逻辑的形式语义及其推理模型引入产品功能建模.从系统的观点出发,在功能基模型的基础上,定义了描述功能行为和流的原子概念,建立了基于本体的产品功能描述模型.举例说明了使用描述逻辑语言对产品功能进行形式化建模的方法.该形式化建模方法可使人和计算机共同理解各项功能的含义,并利用计算机在功能空间中进行推理,辅助设计人员进行功能分析和产品设计.     

复杂产品多学科虚拟样机顶层建模语言研究

为了在复杂产品虚拟样机开发过程的不同阶段，以及在工具和部门之间更加准确地描述系统的顶层模型，提出了一种描述多学科虚拟样机顶层系统结构、行为和内部相互关系的系统顶层建模语言。在顶层建模语言中，把系统模型划分为静态结构模型和动态行为模型。为了顶层建模语言的扩展，定义了顶层建模的统一建模语言特征；采用基于可扩展标记语言的数据交换格式，规范顶层建模在不同工具间的信息传递；顶层建模语言遵从模型驱动体系结构的思想，从面向编程平台、通信平台和工具平台映射成为模型的实现。简要介绍了顶层建模语言的实现工具——顶层建模集成开发环境。最后，给出了计算机生成的武装兵力系统的例子，说明了顶层建模语言对复杂产品虚拟样机建模的有效性。     

基于贝叶斯网络的多状态系统可靠性建模与评估

利用贝叶斯网络(Bayesian network, BN)的不确定性推理和图形化表达的优势,提出一种基于BN的多状态系统可靠性建模与评估的新方法,确定BN的结点及系统各元件的多个状态,并给出各状态的概率,进而用概率分布表(Conditional probability distributing, CPD)描述元件各状态之间的关系来表达关联结点的状态,建立多状态系统BN模型.该模型表达直观,能够清晰地表示系统和元件的多种状态以及状态概率,并能够根据元件多种状态概率直接计算系统可靠度,对多状态系统可靠性进行定性分析和定量评估.实例分析表明了应用BN方法进行多状态系统可靠性评估的有效性.     

国产重型燃气轮机控制系统可靠性分析

提升可靠性是国产化重型燃气轮机控制系统研发需要解决的核心问题。 硬件冗余是控制系统可靠性的重要保障,可在 功能上实现容错,其成本与故障修复相比更低,已在工业应用中占据主导地位。 由于我国重型燃气轮机控制系统的研制还处于 攻关阶段,对其可靠性的研究几乎处于空白状态。 分析了国产重型燃气轮机 NuCON 控制系统的冗余策略,采用马尔可夫 (Markov)模型构建该冗余策略下的可靠性模型;运用概率模型检测器 PRISM 对可靠性模型进行定量计算和检验,仿真表明,在 一定修复时间和冗余结构下,采用最小硬件配置的 NuCON 控制系统的不可用率为 1. 616×10 -4 ,满足系统可靠性设计要求。 同 时对比分析了不同修复时间、不同系统结构和不同系统规模对系统不可用率的量化影响结果。     

结构可靠性分析的概率和非概率混合模型

在结构可靠性分析中需要合理地定量处理影响结构性能的诸多不确定性。不确定性的模拟既可以是概率的，也可以是非概率的。文中简要介绍结构可靠性分析的概率方法和基于区间模型的非概率可靠性方法。提出结构可靠性分析的概率和非概率混合模型。通过两级功能方程的逐次建立及可靠性分析，给出结构可靠的概率度量。实例分析说明在结构可靠性分析中，应根据不确定性的产生机理及所掌握的数据信息合理地选取分析模型。     

冗余式分层监测系统可靠性分析

应用图论的方法建立了具有冗余式结构的分层监测系统的可靠性分析模型,基于此模型提出了评价此类系统可靠度大小的概率型可靠度——链路可靠度、支路可靠度与系统可靠度——评价指标。给出了相应的可靠度指标的计算方法与计算实例,最后简要分析了该计算方法的合理性、适用性、计算的复杂性和计算量等问题。     

基于概率模型检验的复杂武器系统任务可靠性评估方法研究

任务可靠性反映武器系统在规定的任务时间和维修保障条件下完成规定作战或训练任务的能力,因此对于评价武器系统的综合效能具有重要意义.将概率模型检验技术引入到复杂武器系统的任务可靠性评估过程中,以某型弹炮结合武器系统为例,建立基于进程代数语言的系统演化过程描述模型:在此基础上,通过连续随机逻辑语言给出任务可靠度、任务可用度、任务效能等多种评价指标的形式化描述公式,借助概率模型检验器实现评价指标的自动计算.该方法能够有效地简化复杂武器系统任务可靠性的评估建模过程和各种评价指标的推导计算过程,并且在求解过程中自动地应用多种优化技术,大幅度提高计算效率.与传统的分析计算方法相比,该方法更适于在工程实践中应用.     

工程机械柔性机械臂振动的混合可靠性分析

基于概率-区间混合不确定性模型及结构可靠性分析方法,针对工程机械多关节柔性机械臂的振动可靠性进行研究。根据机械臂不确定参数的信息完备程度,通过概率变量和区间变量对不确定参数进行度量。基于柔性臂架有限元仿真数据,构建机械臂参数与结构固有频率关系的径向基函数代理模型,进而通过概率-区间混合可靠性分析方法对机械臂共振的失效概率进行区间估计。最后将该方法应用于实际产品,通过工程实例验证了方法的有效性。     

基于Rough Sets的模块化机电产品综合评价方法与应用

在对模块化机电产品分析的基础上,建立了模块化机电产品综合评价模型.采用基于Rough Sets(粗糙集理论)的评价方法,简化筛选评价指标,再根据评价指标对评价对象的区分能力计算指标的重要度,进而综合评价出最优方案,并通过实例验证了该方法的可行性.     

电场活化聚合物驱动器动态机电耦合特性研究

通过分析电场活化聚合物材料的力学行为理论,建立了基于常见应变能函数（Mooney-Rivlin模型、Ogden模型和Yeoh模型）的电场活化聚合物驱动器的机电耦合本构模型。通过驱动实验,将3种机电耦合模型结果与实验数据进行了对比分析,得出影响电场活化聚合物机电稳定性的重要因素,确定了最适用于电场活化聚合物的机电耦合性能行为的模型。     

基于系统层次分析法的机电产品性价分析

在机电产品性能评估中,机电产品的各项技术指标是评估机电产品性能的重要因素.文章采用改进的系统层次分析法,对某个机电产品的各种典型的技术指标进行了科学的提炼与分析,并建立了比较指标体系,建立了机电产品性能比较模型,并把可靠性和维修性应用于性能计算之中.经过量化各评定技术指标为一综合值,评价出最优的产品.