基于T-S模型的液压系统模糊故障树分析方法

　　0　引言

　　传统故障树分析方法以布尔代数和概率论为基础。故障树由事件和门组成,事件的发生和事件间的联系分别用故障概率和门来描述。这种分析方法逐步地在液压系统的可靠性、安全性和故障分析与诊断中得以广泛研究和应用[1-3]。

　　传统故障树分析方法的不足体现在三个方面:①事件的故障概率需精确已知;②事件联系也要精确已知;③不能描述事件的故障程度。这些问题有时会使 故障树难以构建和定量分析,限制了故障树的应用。为此,一些学者将模糊理论和故障树分析方法相结合以弥补传统故障树的不足,并取得了一些成果[4-5]。 文献[6]采用模糊集理论和专家判断相结合的方法确定底事件的发生概率,进而计算出长输管线的模糊失效率,避免了传统故障树分析把底事件发生概率当作精确 值时带来的误差。文献[7]采用模糊截集方法,对泵控马达系统采用了基于模糊故障树的故障诊断研究。文献[8]采用故障树分析方法研究了轧机液压系统故 障,提出了对液压系统故障诊断有指导意义的原则。

　　这些研究用各种模糊数来描述事件的发生概率,降低了获取故障发生概率精确值的难度,并能结合专家知识和实际经验,取得了较好的效果。但在描述事 件联系时,仍采用与或等传统逻辑门,使得采用这种模糊故障树分析方法时仍需要搞清故障机理和事件间的联系。而在有些情况下,故障机理和事件间的联系具有不 确定性,另外,在实际工程系统中,事件的不同故障程度会对系统有不同的影响,也应予以考虑,因此,对上述两个方面的不足,仍需寻求一种新的解决方法。

　　T-S模型易于表达复杂系统的动态特性,被广泛应用于多输入单输出和多输入多输出系统的辨识和控制等[9]。文献[10]提出了一种新的T-S模糊故障树分析方法,并对组合导航系统进行了可靠性分析,取得了可喜的成果,具有较强的适应性。

　　本文将T-S模型引入液压系统故障树分析方法中,采用下面三种方法来解决传统故障树分析方法存在的三个方面的不足:①用模糊可能性描述部件的故 障概率,解决故障概率因信息匮乏引起的不确定性问题;②用T-S门代替传统逻辑门来描述事件间的联系,解决事件联系难以确定的问题;③将故障程度用模糊数 描述,考虑故障程度对系统的影响。

　　1基于T-S模型的模糊故障树分析方法

　　1.1分析步骤

　　基于T-S模型的模糊故障树分析方法的流程如图1所示,具体描述如下:①选择顶事件,构建T-S门故障树;②将各底事件的故障概率和故障程度统 一描述为模糊数;③利用经验、专家数据和系统相关数据等各种信息,构建T-S门规则,得到T-S门规则表,获得部件故障的模糊可能性和故障程度;④利用 T-S门算法,结合T-S门规则和所获得的部件故障信息,求得中间事件和顶事件等上级事件故障的模糊可能性;⑤对模糊故障树分析的结果进行分析,提出分析 意见。