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基于马氏法和FMECA-FTA分析法的无人船系统可靠性研究
| 论文题名： | 基于马氏法和FMECA-FTA分析法的无人船系统可靠性研究 |
| 关键词： | 无人船;系统可靠性;马氏法;FMECA法;FTA法 |
| 摘要： | 无人船技术是机器人学科发展的衍生产物，在海上搜救、水质监测和治理、军事侦察等领域的应用也越来越广泛。无人船系统的可靠性对于无人船的工作效率具有很大的影响，并且目前对于无人船系统的可靠性研究很少，因此对无人船系统进行可靠性研究具有一定的研究价值。本文以无人船系统为研究对象，在结合国内外可靠性理论研究的基础上，对无人船系统进行马尔可夫研究，FMECA（故障模式影响及危害性分析）和FTA（故障树分析）分析，找出系统设计和工作过程中的缺陷和薄弱环节。具体的工作内容如下： （1）分析无人船系统的组成和架构，按照工作原理将系统划分为五个部分：电源子系统、数据采集子系统、通讯子系统、治理子系统和巡航避障子系统，并在此基础上进行各个子系统的和整个无人船系统的可靠性框图设计。 （2）应用FMECA对无人船系统进行可靠性分析。根据FMECA分析步骤，对五个子系统划分约定层次，并绘制了相应的功能与结构层次对应图；进行故障分析，包括故障模式分析及检测方法，故障原因分析，故障影响及严酷度分析和改进措施的工作，将分析结果进行整合最终输出各个子系统的FMECA表格。依据FMECA分析结果，进行危害性矩阵分析，找出了各子系统中高风险的故障模式，并提出相应的改进措施。 （3）在FMECA分析结果的基础上，利用FTA对无人船系统进行分析。对五个子系统分别建立了故障树模型，根据模型得到各个子系统的最小割集均为一，底事件均为单点故障。基于底事件的可靠性数据缺乏，利用改进的三角模糊数对故障树进行模糊定量分析，得到了模糊发生概率和各底事件的重要度。 （4）构建基于向量马尔可夫链的无人船系统可靠性预测模型，解决无人船系统薄弱环节难以识别的问题。根据马尔可夫理论，计算出无人船系统的一步转移概率向量矩阵P；构建了无人船的状态转移可靠性预测模型，并基于该模型利用极限的思想求得了稳态下无人船系统的可靠性；最后将分析得到的数据带入模型，得到了五个子系统的可靠性排序。 通过上述的可靠性分析，输出了五个子系统的FMECA表，并得到了无人船系统的薄弱子系统及其高风险故障模式和原因，为无人船系统的改进和可靠性的提升提供了一定的参考依据。 |
| 作者： | 杨郑熊 |
| 专业： | 工业工程 |
| 导师： | 李存荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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