Uvod
Hidraulički sustav ima prednosti velike snage, male veličine, male težine, brzog odziva, visoke preciznosti i krutosti protiv opterećenja. Često je srž upravljanja i prijenosa snage u svim vrstama opreme i sustava. Hidraulički sustav ima visoku stopu otkaza Ako se pravovremeno ne riješi nakon kvara, to će utjecati na proizvodnju, što će rezultirati većim ekonomskim gubicima. Stoga je proučavanje njegove učinkovite analize pouzdanosti i metoda dijagnoze kvarova često ključ savršenstva u industrijskoj tehnologiji [1].
Analiza stabla pogrešaka (FTA) metoda je uspostaviti odnos između tih događaja na temelju odnosa između izravnih i neizravnih uzroka kvara i otkaza sustava i utvrditi uzrok kvara sustava Razne moguće kombinacije za procjenu incidencije sistemskih događaja i važnost donjeg događaja analitičke metode.
Početkom 1960-ih, Bell Labs prvi je put koristio FTA metodu za predviđanje slučajnih neuspjeha sustava kontrole lansiranja raketa milicije. Od tada je američki Boeing razvio FTA računalni program za poboljšanje dizajna zrakoplova. Početkom 1970-ih Massachusetts Institute of Technology (MIT) proveo je analizu nuklearne sigurnosti koristeći FTA i analizu stabla događaja i zaključio da je nuklearna energija vrlo siguran izvor energije. Objava ovog izvještaja izazvala je velike posljedice na raznim poljima i promovirala metodu analize stabla kvara iz svemirske i nuklearne energije u industrijske sektore elektronike, kemijske industrije i strojeva [2].
Trenutno se FTA metoda primjenjuje na svim poljima nacionalnog gospodarstva, igrajući važnu ulogu u poboljšanju pouzdanosti i sigurnosti sustava i ima širok spektar razvojnih izgleda [3]. FTA je postala jedna od učinkovitih metoda za pouzdanost, predviđanje i analizu sigurnosti, analizu kvarova i dijagnozu hidrauličkog sustava.
1 tradicionalni sporazum o slobodnoj trgovini
1.1 osnovne karakteristike
Na temelju logičke algebre i teorije vjerojatnosti, FTA koristi&"događaji GG"; za predstavljanje vjerojatnosti kvarova i&"; logička vrata GG"; za opis odnosa između kvarova komponenata. Događaj je opis stanja sustava i njegovih komponenata. Uobičajeni logički priključci i AND, ILI, glasačka vrata, zabranjena vrata i XOR vrata.
FTA metoda treba riješiti minimalni rez postavljen u kvalitativnoj i kvantitativnoj analizi. Prema kombinaciji logičkih vrata u stablu kvara sustava, zapisuje se strukturna funkcija, a vjerojatnost pojave vršnog događaja izračunava se disjontnom obradom kako bi se dalje izračunala važnost svakog događaja.
Rezani skupovi (skupovi cesta) su skup nekih donjih događaja na stablu kvara. Najvažniji događaji moraju se dogoditi (ne dogoditi se) kada se ti donji događaji dogode istodobno (ne događaju se). Ako se komplet izreza (komplet ceste) koji se nalazi u donjem događaju proizvoljno ukloni iz reza (komplet ceste), takav set reza (set ceste) minimalni je set reza (minimalni set ceste).
Funkcija strukture je logička funkcija koja predstavlja stanje sustava. Ako status događaja sustava vrh koristi varijable stanja, funkcija strukture predstavlja kraj funkcije varijabli stanja događaja. Općenito, kada je dato stablo kvara, funkcija strukture može se napisati izravno prema stablu kvara. Međutim, izraz je složen i dugotrajan. Stoga se u stvarnom izračunu funkcija strukture izražava minimalnim skupom reza ili minimalnim skupom putanja.
1.2 FTA u hidrauličkom sustavu
Većina hidrauličkih sustava može se svrstati u tandemske sustave. Stabla rasjeda često su sastavljena od OR vrata. Pojava jednog događaja općenito rezultira vrhunskim događajem [4]. Ali stvarni sustav ne može jednostavno početi od poboljšanja pouzdanosti svake hidrauličke komponente, što će rezultirati gubitkom vremena i resursa. Slabe karike hidrauličkog sustava imaju značajan utjecaj na pouzdanost sustava. Pouzdanost sustava ovisi o tome jesu li točno predviđeni položaj slabih karika i stupanj utjecaja. FTA metoda može pomoći u otkrivanju načina otkaza sustava i slabih karika sustava. Kvalitativna i kvantitativna analiza i izračun vjerojatnosti kvara sustava i drugi indeksi pouzdanosti pružaju osnovu za poboljšanje i procjenu pouzdanosti hidrauličkog sustava [5].
Primjerice, neki simptomi kvara i izvori kvara nisu međusobna korespondencija, često s pojavom posrtanja i preklapanja, a dijagnoza kvara je teža. FTA metoda identificira sve načine kvara glavnog događaja tražeći uzrok glavnog događaja i kombinaciju uzroka, što može pomoći u identificiranju potencijalnih kvarova u hidrauličkom sustavu kako bi se usmjerilo dijagnosticiranje kvarova i poboljšalo dizajn i održavanje rješenje [6].
Tradicionalna FTA metoda ima sljedeće nedostatke: Prvo, prilikom analize pouzdanosti sustava, tradicionalna FTA metoda smatra da taj dio ima samo dva stanja rada ili kvara i ne može izvršiti točnu procjenu pouzdanosti sustava. Drugo, tradicionalna FTA metoda koristi Na temelju Booleove algebre, potrebno je precizno znati odnos između vjerojatnosti kvara dijela i događaja kvara, a vrijednost vjerojatnosti dijela uzima puno statističkih podataka da bi se dobila vjerojatnost vrijednost. Nejasnoće okoline i netočnost podataka utjecati će na vjerojatnost pojave dijelova, a vjerojatnost pojave dijelova tretirat će kao točnu vrijednost, što donosi veliku pogrešku u kvantitativnom izračunu stabla kvara. Konačno, kada je stablo kvara pojednostavljeno, postoji velik broj procesa koji se ne presijecaju, proračun je vrlo velik, a ponekad je teško dobiti minimalni set reza stabla kvara.
2 Fuzzy FTA
Hidraulički sustav je složeni nelinearni sustav mehaničkog, električnog i fluidnog spajanja. Oblici kvara i mehanizmi otkaza složeni su i raznoliki. Teško je točno utvrditi uzrok kvara i stupanj kvara [7]. Primjena teorije nejasnih skupova na hidraulički sustav FTA, ne samo da odražava maglovitost same vjerojatnosti, već također omogućuje dodjeljivanje vjerojatnosti određenom stupnju pogreške, već također mogu biti i scena i eksperimentalni podaci s iskustvom inženjera i tehničara u kombinaciji možete bolje riješiti dvosmislenost i nesigurnost vjerojatnosti kvara, smanjiti poteškoće pri dobivanju točne vrijednosti vjerojatnosti kvara te ima veću fleksibilnost i prilagodljivost.
Nejasna FTA metoda prikriva vjerojatnost pojave osnovnih događaja u stablu kvara, usporava neizrazite brojeve kako bi zamijenila točne vrijednosti vjerojatnosti, i dalje koristi AND i OR vrata tradicionalnog stabla kvara, ali uvodi nejasni operator, umjesto tradicionalna logička operacija, Postavite nejasnu vjerojatnost pojave najvažnijeg događaja i njegovu raspodjelu funkcije članstva te kvantitativnu analizu izračunavanjem stupnja neizrazite važnosti.
Nejasni brojevi su neizvjesnosti uzrokovane pojmovnim nejasnoćama ili utjecajem različitih neizrazitih čimbenika. Nejasni brojevi opisuju vrijednosti vjerojatnosti i ističu subjektivnu ulogu ljudi u slobodnoj trgovini. Postoje mnogi oblici nejasnih brojeva, poput trokutastih nejasnih brojeva, trapezoidnih nejasnih brojeva, LR nejasnih brojeva, normalnih nejasnih brojeva, intervalnih nejasnih brojeva i jezičnih vrijednosti [8]. U inženjerskoj praksi hidrauličkog sustava, kada postoji veliki broj statističkih podataka, možete odrediti točnu vjerojatnost pojave vjerojatnosti događaja na dnu; kada nedostaje statističkih podataka, prema stvarnoj situaciji pomoću raznih nejasnih brojeva i jezičnih vrijednosti za predstavljanje i kombiniranje ankete stručnjaka za procjenu vjerojatnosti nastanka kraja incidenta [9]. Kako bi se olakšala Sporazum o slobodnoj trgovini, treba normalizirati različite oblike vjerojatnosti pojave donjeg događaja. Budući da je trapezoidni nejasni broj funkcija članstva u linearnoj raspodjeli u dijelovima, algebarska operacija relativno je jednostavna. Intuitivno je i lako pretvoriti druge oblike nejasnih brojeva u trapezoidne nejasne brojeve [10].
Proces korištenja principa proširenja za određivanje funkcije članstva neizvjesne vjerojatnosti najvećeg događaja zapravo je problem matematičkog programiranja, koji često nailazi na razne nejasne operacije, poput četiri aritmetike nejasnih brojeva. Za složene sustave, dimenzija funkcije strukture Vrlo visoka, optimalno rješenje programskog problema uglavnom se susreće s matematičkim problemima. Tada će se proizvesti nejasni rezultati izračuna, vjerodostojni su i vjerodostojni stupanj koji je&"; difuzni GG"; i različiti tipovi izračuna funkcije nejasnih ukrštanja vjerojatnosti i tako dalje. Iz tog je razloga [11] usvojio metodu koja se temelji na nejasnom operatoru konvolucije, što je dovelo do postupnog nestanka rubnog članstva izlaznog nejasnog broja. Zanemarivanjem vjerojatnih elemenata na rubu, produženje konačnog skupa grana moglo bi se učinkovito nadoknaditi, to jest,&"; difuznost GG"; sužava. Da bi se riješio problem sprezanja različitih vrsta neizrazitih vjerojatnosti, Ref. [12] usvojio je metodu razdvajanja stupnja članstva ciljne domene nakon ciljne domene, a zatim ponderirao presjek proširenim principom i nejasnim operatorom. U radu [13] prihvaćen je intervalni rad za svaki λ presjek neizrazitih brojeva ekvivalentan proširenom principu. Uzimajući različite vrijednosti λ, može se dobiti interval vjerojatnosti kvara sustava pod različitim razinama pouzdanosti.
Zbog tradicionalnih logičkih ulaza, gornja nejasna FTA metoda još uvijek treba otkriti mehanizam kvara i pronaći vezu događaja. U praksi mehanizam neuspjeha i povezanost događaja često nisu sigurni. Osim toga, različiti stupanj kvara donijet će različite posljedice, tradicionalni nejasni FTA ne može opisati utjecaj stupnja kvara na sustav. Kako bi se riješili ovi problemi, literatura [14] je uvela TS neizraziti model u FTA, opisala vjerojatnost kvara komponenata kao neizvjesnu vjerojatnost, opisala odnos između događaja kao TS-ulaz i opisala stupanj kvara kao neizraziti broj prema dijelu Mogućnost maglovite maglovitosti i stupanj neuspjeha Izračunajte maglovitu vjerojatnost nadređenog događaja. Literatura [15] primijenila je ovu TS fuzzy FTA metodu na hidraulički sustav i postigla dobre rezultate.
3 Analiza važnosti
Važnost je važan indeks za kvantitativnu analizu stabla rasjeda. Ne može se koristiti samo za analizu pouzdanosti sustava, već se može koristiti i u dizajnu i sustavu za optimizaciju sustava za održavanje i dijagnozu. Važnost opisuje doprinos vrhunskom događaju u slučaju kvara komponente. Postoje uglavnom tri vrste važnosti tradicionalnog stabla rasjeda: strukturna važnost, važnost vjerojatnosti i kritična važnost. Strukturna važnost definira se kao udio ključnih vektora komponente' u ukupnom broju ključnih komponenata u preostalim komponentama, što se odražava na važnosti mjesta događaja u logičkoj strukturi stabla kvara, bez obzira na vjerojatnost pojave osnovnog događaja. Važnost vjerojatnosti definira se kao djelomična izvedenica vjerojatnosti pojave događaja od vrha do vjerojatnosti pojave događaja od dna, što odražava stupanj utjecaja svakog stanja dna događaja na stanje sustava. Kritična važnost definira se kao omjer brzine promjene vjerojatnosti kvara dijela i brzine promjene vjerojatnosti kvara glavnog događaja koji je uzrokovan. Također odražava utjecaj vjerojatnosti događaja dna na vrh događaja i nepouzdanosti događaja dna.
Tradicionalna analiza važnosti stabla kvara temelji se na pretpostavci o dva stanja, ali stvarni se sustav često manifestira kao razni načini otkaza i razne razine kvara. Kako bi se udovoljilo zahtjevima pouzdanosti sustava s više država, literatura [16] proširuje važnost tradicionalnih komponenata sustava s dvije države na sustave s više država i predstavlja sustav s više država koji se temelji na horizontalnom događaju sustava ili na događaju države Opća definicija strukturne važnosti i važnosti vjerojatnosti i metoda izračuna izračuna su u skladu s važnošću komponenata sustava s dvije države.
Kako bi se otkrio utjecaj stanja komponenata na samo stanje i na cjelokupni kvar sustava s više država, literatura [17] utemeljena na pretpostavci da se komponente sustava ne mogu popraviti, dijeli načine kvara na kvarove stanja i kvarove tranzicije stanja, širenje tradicionalne važnosti vjerojatnosti Stupanj i metoda analize kritične važnosti, važnost se jednako dijeli na važnost države i važnost prijenosa.
Kako bi se prikazao utjecaj kritičnog stanja i nekritičnog stanja svih komponenata na vjerojatnost otkaza cijelog sustava, Literatura [18] predložila je koncept ekvivalentne vjerojatnosti otkaza i njegovu izračunsku metodu, koristeći metodu razgradnje vjerojatnosti analizirati sva postojeća stanja komponenata i sustava, koristeći Markovljevu metodu lanca i teoriju vjerojatnosti za izračunavanje očekivanog broja rada sustava, a zatim dobiti ekvivalentnu vjerojatnost otkaza.
Kako bi se odrazila interakcija dviju komponenata u sustavu o pouzdanosti sustava, literatura [19] predložila je koncept zajedničke važnosti, koji se definira kao omjer dviju komponenata za poboljšanje pouzdanosti sustava. Važnost strukture spoja odražava odnos dviju komponenata kada je pouzdanost nevaljana. Važnost zajedničke pouzdanosti odražava odnos dviju komponenata kada pouzdanost vrijedi. Referenca [20] proširuje zajedničku važnost dviju komponenata na više komponenata i istražuje pojam važnosti uvjetne pouzdanosti kada je poznato radno stanje komponente&# 39.
Kada pojedini element predstavlja drugačiji način kvara ili nije valjan, treba uzeti u obzir sve relevantne donje događaje kao kombinaciju kako bi se utvrdila važnost elementa. Da bi se riješio gornji problem, predlaže se diferencijalna važnost kao metoda osjetljivosti prvog reda. Uzimajući u obzir interakciju između komponenata, literatura [21] predložila je stupanj diferencijalne važnosti drugog reda koristeći zajedničku važnost kao dopunske informacije drugog reda.
U radu [22] koriste se dvije metode važnosti temeljene na Fussell-Vesely-u, naime važnost komponente i važnost rezanja, važnost komponente koristi se za identificiranje najvjerojatnijeg kvara komponente, a važnost rezanja odražava kombinaciju kvara komponente koja može uzrokovati Simptomi kvarova sustava su generira, uzimajući u obzir same komponente i njihov utjecaj na sustav.
Iznad svega važnost je definirana na razini komponente, jer je stablo kvarova osnovna razina događaja, a za razinu događaja vrata mogu se ponoviti osnovni događaji u različitim događajima na vratima, čineći vjerojatnost kvara svakog događaja Ima određenu važnost , literatura [23] važnost događaja na vratima izvodi iz važnosti osnovnog događaja.
Tradicionalna metoda analize stupnja važnosti stabla pogrešaka temelji se na hipotezi vjerojatnosti, nejasne i slučajnosti često postoje u praktičnim sustavima, hipoteza vjerojatnosti postupno se zamjenjuje hipotezom vjerojatnosti, a nastaje metoda analize nejasnih stupnjeva. Primjerice, uz pomoć definicije koncepta tradicionalne važnosti, odnosno matematičkog očekivanja razlike između nejasne vjerojatnosti gornjeg događaja i stanja kvara donjeg događaja [24] Razlika između medijane vrijednosti nejasan događaj i srednji broj događaja najvišeg događaja u normalnom stanju [25]; metoda Hammingove udaljenosti, što je razlika između sličnosti stvarnog načina kvara i idealnog načina kvara [26].
Na temelju važnosti tradicionalnog stabla rasjeda, literatura [27] predložila je algoritam važnosti TS nejasnog stabla rasjeda i definirala stupanj važnosti TS vjerojatnosti, stupanj kritične važnosti TS i stupanj nejasne važnosti TS, te provjerila izvedivost ovog algoritma Sex. Ova se metoda može smatrati jednostavnom i pouzdanom metodom kada je stopa kvara nesigurna ili nepoznata.
Optimizacija dijagnoze kvara temeljena na FTA-i
Znanje potrebno za dijagnozu hidrauličkog sustava donekle ovisi o praktičnom iskustvu stručnjaka u tom području. Stoga metoda dijagnoze kvarova stručnog sustava igra važnu ulogu u hidrauličkom sustavu. Stjecanje znanja prepoznaje se kao" usko grlo" problem ekspertnog sustava. Stjecanje znanja ostvaruje se korištenjem stabla pogrešaka. Logički odnos između svake pogreške je jasan, a dijagnostička pravila su intuitivna, što smanjuje poteškoće u stjecanju znanja ekspertnog sustava. Vrhunac događaja stabla kvara odgovara zadatku koji će analizirati i riješiti stručni sustav. Konačni rezultat je minimalni set rezova. Logički odnos stabla kvara od vrha do dna odgovara procesu obrazloženja ekspertskog sustava. Grane odgovaraju pravilima u bazi znanja. Broj grana jednak je broju pravila, znanje u bazi znanja dolazi iz stabla grešaka.
Međutim, tradicionalno stablo pogrešaka nije pogodno za pohranu i preuzimanje računala, pogotovo kada je hidraulički sustav složeniji, često korišteno spremište zauzima više prostora za pohranu, postupak pronalaska je složen, dijagnoza ne može brzo zaključiti i nije pogodno za održavanje sustava. Struktura i postupak dohvaćanja binarnog stabla relativno je jednostavan, jednostavan za računalno izražavanje i obradu, stablo kvara može se transformirati u binarno stablo za rješavanje gore navedenih problema
