基于级联故障分析的数控机床系统组件可靠性评价方法_2

文档序号:9523511阅读:来源:国知局
六个子系统节点集合V= (a,b,c,d,e,巧构成的故障传递有向图模型。
[0041] 2、有向图的矩阵化处理
[0042] 故障有向图能直观地展现子系统节点之间的故障传递关系,使得各个子系统之间 的故障传递关系更加形象,但是单纯的故障传递有向图虽然能够反映节点之间的传递关 系,但是无法进行进一步的定量化分析。在运里我们引入邻接矩阵的概念,对于具有η个节 点的故障传递有向图,其邻接矩阵C可W用ηXη的矩阵表示为:
[0043] 当i声j时,
当i=j时,Ci.j= 0。
[0044] 可W用对应的邻接矩阵对图2a所示的故障传递有向图模型进行描述:
[0045]
[0046] 图的邻接矩阵并不是唯一的,对于任意简单有向故障相关图G= (V,E),它的故障 相关图(如图2b所示)和邻接矩阵。因故障结点编号次序的不同而不同。但由于运种原 因而引起不同的邻接矩阵是可W通过一系列初等变换而相互转化的,即他们属于同构邻接 矩阵,虽然邻接矩阵C声Ci,但通过矩阵初等变换可W相互转换,它们在本质上是相同的,所 W当我们确定各个子系统的编号之后就不用考虑它的同构邻接矩阵。
[0047]
[0048] 邻接矩阵能够将有向图中的节点直接影响关系W矩阵的形式表达出来,但对于节 点的间接影响关系无法刻画。系统中有些元件的故障是通过某些中间部件传递到其他部 件,在进行故障源分析定位时也必须考虑进去。如图2a中的节点e影响到节点b,节点b又 影响到节点山那么按道理节点e能通过路径e-b-d间接影响到节点山但在邻接矩阵 C中,Cpd= 0,所W运种间接影响关系是无法体现在邻接矩阵之中的。 W例二、基于故障相关的被影响度CK值
[0050] 将矩阵C每行元素除W此行元素的总和(行元素全为0除外)会得到一个矩阵 C',矩阵C'每行元素之和都为1,那么矩阵C'可W看作是转移概率矩阵。转移概率矩阵 每行元素之和为1,对矩阵C'进行转置变换得到其转置矩阵(C')τ:
[0051]
[0052] 利用式(1)进行迭代运算,得到各子系统的基于故障相关的被影响度CK值,某一 子系统的CK值代表该子系统被其它子系统影响的概率;
[0053]
[0054] 其中,d-一阻尼因子,取值在0~1之间,该数值可W取试验中关联故障数与总 故障数的比值; 阳05引 E-(ηX1)阶矩阵,并且元素全为1 ;
[0056] 迭代初始条件为:Ρ°= (1,1,......,1)Τ;
[0057] 设ε为指定的迭代收敛平稳阀值,迭代计算当满足|ρΧ"-Ρ?<ε时, 迭代结束;令迭代结束后Ρ=CK,则CK= (CK(1),CK似,...CK(i)...,CK(n))T, CK(1),CK(2),. . .CK(i). . .,CK(n)即为各子系统的基于故障相关的被影响度CK值;
[0058] 基于上述算法来评价系统部件的被影响度是基于W下假设:
[0059] 假设1 :数控机床系统设备故障W概率σ出现故障传递现象,即沿着故障传递模 型进行传递,其中;
[0060] 假设2 :当系统W概率(1-0 )不沿着故障链接进行传递,那么下一个故障将W等 可能的概率发生于任何一个系统部件,系统部件的CK值将会平均传递到各个系统部件;
[0061] 假设3 :当系统部件i能够将故障传递到部件Α,部件A会获得故障相关被影响度 值CK(A),传递值的大小依赖于部件i的出度和其本身的CK(i)值;
[00创假设4 :如果部件容易受到越多其他CK值较高的系统部件的故障影响,那么此系 统部件的CK值也会越高。
[0063] 因为连锁故障传递现象的概率是σ,有概率(1-0 )的机会不出现故障传播现象, 根据经验取d=σ。 W64] Ξ、级联故障系统组件固有可靠性评价 阳〇化]系统在运行的过程中,如果某一系统部件A出现故障时会引发系统部件Β失效,那 么与故障独立情况下相比部件B的故障概率将会增加,可靠度降低。所W说系统部件的综 合故障概率包含两个方面,一方面是由于系统部件自身出现故障而产生的故障概率,另一 方面是由于其他系统部件的故障相关性影响而产生的故障概率,被影响的系统部件的综合 故障概率是运两方面故障概率共同结果。假设系统由η个部件组成,通过现场故障数据信 息捜集获得的系统部件综合表征故障概率分别为λι、λ,、...λ。,系统部件自身固有独立 故障概率分别为λII、λ12、. ..λI。,那么各个系统部件随时间t的综合故障概率可W表示为 基于故障独立的所有系统部件固有独立故障概率的函数:
[0066]
[0067] 如果整个系统由两个部件1、2串联组成,部件2能引起部件1的故障,那么部件1 出现故障的可能情况有3种;
[0068] 1)部件1出现故障,部件2没有故障; W例。部件1出现故障,部件2出现故障;
[0070]扣部件1没有故障,且部件2出现故障,并引发部件1故障;
[007U 将整个试验划分为四个事件VA2、A3、A4,其中: 阳0巧 Ai:部件1本身出现故障,部件2本身出现故障; 阳07引 A2:部件1本身出现故障,部件2本身无故障;
[0074] As:部件1本身无故障,部件2本身出现故障; 阳0巧]A4:部件1本身无故障,部件2本身也无故障; 阳076]若P度)代表部件1的综合故障概率,则: 阳077] P做=P (Ai) P (B I Ai) +P (Az) P化I Az) +P (As) P度I As) +P (A4) P化IA4)
[0078]由于:p度|Ai) = 1,P度i|Az) = 1,P度i|A4) = 0 阳0巧]那么:P度)=P (Ai) +P (Az) +P (As) P度I As).......................................(4)
[0080] 假设部件1与部件2各自本身出现故障两个事件相互独立,部件1自身出现故障 概率为P (1),部件2自身出现故障概率为P (2),那么根据独立事件的概率公式有:
[0081]
[00間将公式妨代入公式(4)得:
[0083] P度)=P (Ai) +P (Az) +P (As) P度I As)
[0084] =P(1)XP0)+P(1)X[1-P(2)] + [1-P(1)]XP0)XP0|A3).........化) 阳0化]=P(l) + [1-P(l)] XP似XP度|As)
[0086] 那么部件1的综合故障概率表达式为:
[0087] 入1=入。+(1-入。)X Φ21Χ入巧.....................(7)
[0088] 其中:汹是指部件2出现故障后引发部件1出现故障的概率;
[0089] λ1是部件1最终表征出的综合故障概率;
[0090]入"、入巧分别代表部件1和2自身故障概率;
[0091]如果将某一系统部件自身看成一个单元体,除去自身W外的其他部件看成另一个 单元体,那么由η个子部件组成的系统中各个部件的故障概率公式可W转换成:
[0092]
阳093]其中λ?0,3...。;、λ^,2...。^分别表示除去部件1、2.....η之后其他 (η-1)个部件所组成的系统集合的故障概率。巧2,3...nji表示(η-1)个部件2、3、·,·η组 成的系统单元对部件1的故障影响概率,即部件1受到系统部件(2、3、·,·η)故障影响的概 率。
[0094] 若求得各个子系统基于故障相关的被影响度CK,CK值就代表子系统被其它
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1