基于贝叶斯网络的汽车可靠性模型研究本科生毕业论文Word文档下载推荐.docx
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摘要
本文针对故障树图在汽车可靠性分析中的局限性,将贝叶斯网络理论应用到汽车可靠性的分析中提出了汽车可靠性评估与分析的新方法。
首先建立以汽车的系统可靠性框图为基础的汽车故障树图,然后将故障树图映射为相对应的贝叶斯网络模型,并给出各个基本事件的条件概率分别表,再运用贝叶斯网络技术的推理方法和推理能力对汽车可靠性进行分析和评估。
利用贝叶斯网络技术进行汽车可靠性研究不仅能求解出汽车系统的各种可靠性指标,而且能轻松计算出各基本事件的故障状态后验概率以及系统中各元件的概率重要度,从而也能方便地描述系统中某一个部件或者几个部件影响系统可靠性的程度,找出系统的薄弱环节,还能够把维修、观测等相关操作引入到可靠性模型中。
最后以电控燃油发动机的故障诊断为例验证了将贝叶斯网络技术应用于汽车可靠性评估与分析的有效性。
关键词:
贝叶斯网络,汽车可靠性,故障树法,先验概率,后验概率,概率重要度,可靠性评估
TheSubjectofUndergraduateGraduationProjectofHEAU
Abstract
外文摘要要求用英文书写,内容应与“中文摘要”对应。
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KeyWords:
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GraduationProject(Thesis)
目录
Abstract3
0引言3
1可靠性基础3
1.1可靠性简介3
1.2汽车可靠性基础3
1.2.1汽车可靠性概述3
1.2.2汽车可靠性评价指标3
1.2.3国内外汽车可靠性技术的研究进展3
2贝叶斯网络基本原理3
2.1简述贝叶斯网络3
2.2汽车可靠性评估的贝叶斯网络模型3
2.2.1基于故障树分析法的贝叶斯网络3
2.2.2建立贝叶斯网络模型3
3.1建立电控燃油发动机贝叶斯网络模型3
3.2贝叶斯网络节点的多态描述3
3.3电控燃油发动机多态贝叶斯网络的概率分布表3
3.4基于贝叶斯网络的电控发动机的可靠性分析3
3.4.1系统可靠度预测3
3.4.2各根节点故障状态的后验概率3
3.4.3对系统作基于贝叶斯网络的重要度分析3
4结语3
参考文献3
致谢3
0引言
汽车的可靠性评估方法有很多,比如故障树分析法(FTA),可靠性框图法,故障模式及影响分析(FMEA)等。
它们都有各自的优、缺点。
其中的故障树分析法可以较清晰地表达各总成和部件可靠性之间的逻辑关系、关联程度,其得出的结果也都具有很强的说服力。
故障树分析法是用相应的逻辑门和符号来表述顶事件、中间事件及基本事件之间的关系,经常用系统期望不发生的事件作为顶事件,从上至下逐步找出导致顶事件发生的各中间事件和基本事件,并把它们之间的关系用倒立的树状关系图表示出来,再求解最小割集从而达到对顶事件进行定性和定量的分析的目的。
但是一些具有多态性的事件用故障树分析法就很难进行清晰的描述,因为它的逻辑门描述的都是具有确定性的逻辑关系,那么也就要求在故障树图中相邻两级事件之间都必须具有明确的因果关系。
如果系统的复杂程度越高,那么导致系统失效的因素也就越多,故障树也会变得更加复杂。
在故障树顶节点不断增加的同时,其底节点也会呈爆炸式的增加,这样就使建造和处理故障树变得更加困难。
其次,因为故障树是平面图,所以它也就无法表现时间概念。
而且绘制故障树图要求操作者对系统故障事件有足够的了解和相关知识,因为即便是同样的故障原因,不同人可能会采用不一样的分析方法,从而绘制的故障树图也就不尽相同。
所以故障树分析法虽然在分析问题时比较简洁直观,但它的分析能力非常有限,在表达和推理方面缺少足够灵活性,很难把维修、观测等相关操作引入到可靠性模型中。
随着近年来发展起来的贝叶斯网络技术越来越成熟,它也被更广泛的应用到可靠性评估中。
在推理机制和故障状态描述方面,它和故障树分析法有很多的相似之处,可是它能够表达事件多态性和故障逻辑关系的非确定性,更加适用于描述和分析具有不确定性的复杂系统。
而且可以不求解最小割集而直接求的顶事件的发生概率。
对于基本事件和顶事件之间关系的紧密程度,贝叶斯网络可以通过求解基本事件的条件概率,从而得出它对顶事件的影响程度,更轻松地找到系统的薄弱环节,可见贝叶斯网络技术在可靠性评估中比故障树分析法拥有更多的优点,更适合于对复杂系统的可靠性评估。
1可靠性基础
1.1可靠性简介
可靠性是衡量产品质量的一个重要标准,很多讲究产品信誉的企业一直都高度重视自己企业的产品可靠性。
因为只有可靠性好的产品,才能经久耐用,也就更容易得到用户的青睐。
不仅如此,很多产品,如飞机、汽车、轮船和加工机床等,如果它们的关键零部件可靠性差,不仅会给用户带来诸多不便,造成经济上的损失,甚至使用者的生命安全还会受到威胁。
因此高度重视提高企业产品的可靠性,既能让企业获得巨大的经济效又能为它带来良好的社会声誉,使用户更加信赖本企业的产品。
美国机械工程师学会可靠性委员会主席Kececoigul曾说过这样一句话:
“在产品的可靠性研究上,每投入一美元将会得到一百美元的回报”,这足以证明可靠性研究的重大意义。
一般意义上的可靠性是指产品在规定的使用条件下和规定的使用时间内完成规定使用性能的能力。
简单地说就是只产品在使用期间不发生故障的能力,这种能力决定了产品在规定的使用条件下能否保持长期可靠的工作和长期稳定的工作性能。
其中既包含着概率统计等量的概念还有对产品使用条件的预期,使用者对产品的满意程度和对企业的信赖程度以及对产品在规定的使用条件下工作时间长短等内容。
上面所说的产品可以泛指任何元器件、设备和系统。
指用来独立研究和分别试验的所有元器件、设备和系统,既可能是零件、部件,也可能是由这些零件、部件装配组成的机器,也或者是由机器组成的机组或成套设备,甚至其中也可能会包含人的作用。
产品可靠性的定义包含三个基本要素,即规定的使用条件、规定的使用时间和规定的功能。
首先,规定的使用条件包括使用时的环境条件、维修条件、工作条件、管理条件、贮存条件等等。
不同条件下产品的可靠性可能截然不同,规定的条件越苛刻,产品的可靠性也就越低。
其次,规定的使用时间指规定了的产品的任务时间;
讨论产品的可靠性不能离开产品规定的任务时间,因为如果产品的任务时间不断地增加,产品发生故障的概率也会随之增加,那么产品的可靠性就是随着产品的任务时间的增长而不断下降的。
所以,离开产品规定的任务时间谈论产品的可靠性是没有任何意义的。
再则,规定的功能是指表征产品必须能够完成的所要求功能及所必须具备的技术指标,也可以说是产品必备的战术性指标。
而且可靠性定义中所说的完成规定功能是指产品必须完成所有功能。
这样产品可靠性指标的高低直接受到产品功能的多少及其技术指标的高低的影响,因此,研究产品可靠性也离不开产品的规定功能。
产品丧失其规定功能的现象称为失效,而产品可修复性的失效也被称为故障。
1.2汽车可靠性基础
1.2.1汽车可靠性概述
汽车可靠性是汽车“在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力”。
这里的汽车泛指汽车整车、系统、总成以及汽车的零部件。
其定义中的规定的条件主要指汽车的行驶环境、驾驶条件、维修和保养条件,还包含有人的因素。
汽车的规定时间往往以里程表示。
汽车产品的规定功能主要指汽车整车、系统、总成以及各零部件能完成所要求的各自任务的各种技术指标。
作为汽车产品质量的重要指标,汽车可靠性对汽车效能和寿命周期费用有着
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