Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fault diagnosis for complex systems based on reliability analysis and sensors data considering epistemic uncertainty

Duan R., Lin Y., Zeng Y.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 4

558--566

EN

This paper presents an information fusion method to diagnose system fault based on dynamic fault tree (DFT) analysis and dynamic evidential network (DEN). In the proposed method, firstly, it uses a DFT to describe the dynamic fault characteristics and evaluates the failure rate of components using interval numbers to deal with the epistemic uncertainty. Secondly, qualitative analysis of a DFT is to generate the characteristic function via a traditional zero-suppressed binary decision diagram, while quantitative analysis is to calculate some importance measures by mapping a DFT into a DEN. Thirdly, these reliability results are updated according to sensors data and used to design a novel diagnostic algorithm to optimize system diagnosis. Furthermore, a diagnostic decision tree (DDT) is obtained to guide the maintenance workers to recover the system. Finally, the performance of the proposed method is evaluated by applying it to a train-ground wireless communication system. The results of simulation analysis show the feasibility and effectiveness of this methodology.

PL

W artykule przedstawiono metodę fuzji informacji służącą do diagnozowania błędów systemu w oparciu o analizę dynamicznego drzewa błędów (DFT) oraz dynamiczną sieć dowodową (DEN). W proponowanej metodzie, pierwszym krokiem jest wykorzystanie DFT do opisania dynamicznych charakterystyk błędów oraz ocena intensywności uszkodzeń komponentów przy użyciu liczb przedziałowych, która rozwiązuje problem niepewności epistemicznej. Krok drugi stanowi jakościowa analiza DFT, która polega na wygenerowaniu funkcji charakterystycznej za pomocą tradycyjnego binarnego diagramu decyzyjnego typu "zero-suppressed" (w którym zostały wyeliminowane wszystkie węzły, których krawędź „1” prowadzi do liścia „0”), oraz analiza ilościowa polegająca na obliczeniu pewnych miar ważności poprzez odwzorowanie DFT w DEN. W kroku trzecim, otrzymane wyniki niezawodnościowe aktualizuje się zgodnie z danymi z czujników a następnie wykorzystuje do stworzenia nowego algorytmu diagnostycznego do optymalizacji diagnostyki systemu. Powstaje diagnostyczne drzewo decyzyjne (DDT), które stanowi dla pracowników utrzymania ruchu wytyczną w procesie odzyskiwania systemu. Działanie proponowanej metody oceniano poprzez zastosowanie jej do diagnostyki systemu łączności radiowej pociąg–ziemia. Wyniki analizy symulacyjnej wskazują na możliwość praktycznego wykorzystania i skuteczność omawianej metodologii.

2

Reliability Analysis Method of safety-critical avionics system based on Dynamic Fault Tree under Fuzzy Uncertainty

Tu J., Cheng R., Tao Q.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2015

|

Vol. 17, no. 1

156--163

EN

A safety-critical avionics system has to qualify the performance related requirements and the safety-related requirements simultaneously. This paper presents a comprehensive study on the reliability analysis method for safety-critical avionics system by using dynamic fault tree approach based on Markov chain. The reliability models were constructed applying dynamic fault tree (DFT) modeling method according to deeply analysis of the typical failure modes, causes and influence of the safety-critical avionics system by considering the aspect of repairable feature and redundancy. Taking into account the both failure phenomenon of safetycritical avionics system and many uncertainties exist in the fault status and fault reasons, fuzzy sets theory is introduced into dynamic fault tree method. Specifically, it adopts expert elicitation and fuzzy set theory to evaluate the failure rates of the basic events for safety-critical avionics system. Furthermore, the fuzzy dynamic fault tree analysis method for safety-critical avionics system based on the consecutive parameter Markov chain is proposed. The modularization design was utilized to divide the dynamic fault trees into static and dynamic sub-trees. The static tree was solved by binary decision diagram (BDD) and the dynamic tree was solved by Markov chain method. The results show that the proposed method is more flexible and adaptive than conventional fault tree analysis for fault diagnosis and reliability estimation of safety-critical avionics system.

PL

Krytyczne dla bezpieczeństwa układy elektroniki lotniczej (awioniki) muszą jednocześnie spełniać zarówno wymogi eksploatacyjne jak i wymagania związane z bezpieczeństwem. W niniejszej pracy przedstawiono kompleksowe opracowanie dotyczące metody analizy niezawodności krytycznych dla bezpieczeństwa systemów awioniki wykorzystującej opartą na łańcuchu Markowa metodę dynamicznego drzewa błędów. Modele niezawodności konstruowano z zastosowaniem metody dynamicznego drzewa błędów zgodnie z przeprowadzoną dokładną analizą typowych przyczyn uszkodzeń oraz czynników wpływających na systemy elektroniki lotniczej, z uwzględnieniem aspektu naprawialności i nadmiarowości. Biorąc pod uwagę, że zarówno ze zjawiskiem uszkodzenia krytycznego dla bezpieczeństwa systemu awioniki jak i ze stanem awarii i przyczynami błędów wiąże się wiele niepewności, metodę dynamicznego drzewa błędów poszerzono o teorię zbiorów rozmytych. W szczególności, zaproponowana metoda wykorzystuje ocenę ekspercką oraz teorię zbiorów rozmytych do oceny intensywności uszkodzeń dla podstawowych zdarzeń zachodzących w krytycznych dla bezpieczeństwa systemach elektroniki lotniczej. Ponadto zaproponowano metodę analizy krytycznych dla bezpieczeństwa systemów awioniki wykorzystującą teorię rozmytych dynamicznych drzew błędów opartą na markowowskim łańcuchu następujących po sobie parametrów. Budowę modułową wykorzystano do podziału dynamicznych drzew błędów na poddrzewa statyczne i dynamiczne. Drzewa statyczne rozwiązywano za pomocą binarnego schematu decyzyjnego (BDD) a drzewa dynamiczne – metodą łańcuchów Markowa. Wyniki pokazują, że proponowana metoda diagnozowania błędów i oceny niezawodności krytycznych dla bezpieczeństwa systemów elektroniki lotniczej jest bardziej elastyczna i łatwiejsza do adaptacji niż konwencjonalna analiza drzewa błędów.

3

Diagnosis strategy for micro-computer controlled straight electro-pneumatic braking system using fuzzy set and dynamic fault tree

Duan R., Zhou H.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2014

|

Vol. 16, no. 2

217--223

EN

In this paper, a new diagnosis strategy for micro-computer controlled straight electro pneumatic braking system is developed to improve the diagnostic efficiency, which makes full use of some reliability theories and fuzzy set techniques. Specifically, it adopts expert elicitation and fuzzy set theory to evaluate the failure rate of the basic events for the braking system, and uses a dynamic fault tree model to capture the dynamic failure mechanisms and calculates some reliability results by mapping a dynamic fault tree into an equivalent Bayesian network (BN). Furthermore, the schemes are proposed to update the diagnostic importance factor (DIF) and the cut sets according to the sensors data. Finally, an efficient diagnostic algorithm is developed based on these reliability results to guide the maintenance crew to diagnose the braking system. The experimental results demonstrate that the proposed method can locate the fault of the braking system with less diagnosis cost.

PL

W niniejszej pracy, opracowano nową strategię diagnostyki elektro-pneumatycznego układu hamulcowego sterowanego za pomocą mikrokomputera Celem badań była poprawa efektywności diagnostycznej. Strategię oparto na wybranych teoriach niezawodności oraz technikach zbiorów rozmytych. W szczególności, strategia wykorzystuje ocenę ekspercką oraz teorię zbiorów rozmytych do określania intensywności uszkodzeń dla podstawowych zdarzeń zachodzących w układzie hamulcowym oraz posługuje się modelem dynamicznego drzewa uszkodzeń aby uchwycić dynamiczne mechanizmy uszkodzeń. Za pomocą przedstawionej strategii oblicza się także wyniki analiz niezawodnościowych poprzez mapowanie dynamicznego drzewa błędów do równoważnej sieci bayesowskiej (BN). Ponadto w artykule zaproponowano schematy służące do aktualizacji czynnika ważności diagnostycznej (DIF) oraz przekrojów niezdatności zgodnie z danymi z czujników. Wreszcie, w oparciu o uzyskane wyniki analiz niezawodnościowych, opracowano wydajny algorytm diagnostyczny, który zawiadamia załogę konserwatorką o konieczności przeprowadzenia diagnostyki układu hamulcowego. Wyniki doświadczeń pokazują, że proponowana metoda pozwala na zlokalizowanie usterki układu hamulcowego przy mniejszych kosztach diagnozy.