基于多智能体系统的共因失效系统故障预测GERT网络模型

论文摘要

由于外界共同影响因素的冲击,系统中若干个单元内部故障因素同时被激发,造成同时失效,这种故障被称为共因失效。由于故障状态之间彼此统计相关,给系统可靠性分析带来了极大的困难。通过增加元器件数目,采用冗余方法,提高系统可靠性,是工程设计的重要方法。但是存在共因失效时,通过增加元器件数目,提高系统可靠性,效果并不明显。因此,在存在共因失效条件下,研究系统可靠性和可用性分析方法,具有工程实际意义。本文研究了共因失效系统故障预测的三个关键问题,分别是失效过程描述,失效参数估计和故障间隔期预测。在失效过程描述模块里,本文以泊松过程为前提,分析了共因冲击的发生规律,以及系统内元件在冲击下的失效规律。根据独立泊松过程的可叠加性,证明了可以根据多重共因失效的观测结果来计算相关参数。同时本部分还计算了共因失效背景下元件及系统的可靠性函数。在参数估计模块里,本文以前一部分内容为基础,结合概率论和数理统计相关定理,给出了共因冲击发生率和元件失效概率的参数估计表达式。由之前论证过的泊松过程的叠加性,说明了进行参数估算所需要获取的数据。此外,本部分还利用新的失效数据实现了参数的贝叶斯更新。在故障间隔期预测模块里,本文克服了现有方法难以导出非等概率共因失效系统可靠性函数的缺点,利用GERT网络构建了系统在共因冲击下的失效路径模型。同时,本文在传统的信号流图梅森公式基础上,研究了流图增益矩阵,将GERT网络里节点之间的关系用矩阵进行表达,并运用矩阵的运算性质方便地求出GERT网络的等价传递函数,从而计算系统故障间隔期的预测值。为了使共因失效系统的故障预测分析更加流程化、自动化,本文根据上述三个模块的数理模型建立了三种不同层次的智能体,并设计了这些智能体各自的功能结构和智能体之间的协同工作关系。通过构建多智能体系统,能够明确故障预测需要从外界输入的数据信息,从而快速得到输出结果。最后,本文用一个工程实例展示了该多智能体系统的应用优势。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究方法及技术路线

1.3.1 研究方法

1.3.2 技术路线

1.4 研究内容及创新点

第二章故障预测多智能体系统框架设计

2.1 共因失效系统故障预测网络结构

2.1.1 共因失效的基本概念

2.1.2 网络协同工作关系分析

2.2 故障预测多智能体系统构建

2.2.1 多智能体系统基础结构

2.2.2 故障预测智能体功能设计

2.2.3 故障预测多智能体系统网络结构

2.3 本章小结

第三章共因失效系统故障预测多智能体系统

3.1 失效过程建模智能体

3.1.1 共因失效过程描述及建模

3.1.2 元件状态描述及建模

3.1.3 系统状态描述及建模

3.2 参数估计智能体

3.2.1 共因发生率及元件共因失效率参数估计

3.2.2 共因发生率参数的贝叶斯更新

3.3 故障间隔期预测智能体

3.3.1 GERT网络的性质

3.3.2 基于GERT网络的智能体构建

3.4 GERT网络解析算法设计

3.5 案例与仿真分析

3.5.1 系统GERT网络构建

3.5.2 GERT网络求解

3.6 本章小结

第四章基于多智能体系统的故障预测实例研究

4.1 系统结构及故障模式分析

4.2 故障预测多智能体系统构建

4.2.1 共因失效过程建模

4.2.2 失效数据收集与参数估计

4.2.3 GERT网络模型构建

4.3 装备故障预测分析

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 研究总结

5.2 后续研究工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋子涵

导师: 方志耕

关键词: 共因失效,非等概率失效,多智能体系统,泊松过程,网络,流图增益矩阵

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,数学,工业通用技术及设备

单位: 南京航空航天大学

分类号: TB114.3

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001277

总页数: 67

文件大小: 3795K

下载量: 78

基于多智能体系统的共因失效系统故障预测GERT网络模型

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢