可靠性故障树分析课件

基于惯性导航系统控制单元系统的故障树分析惯性导航系统可自动提供飞机的各种导航参数，例如飞机的瞬时地理位置，地速，飞机的姿态和航向，偏航角，已飞距离、待飞距离，航迹角等。捷联式惯性导航系统是将其敏感元件（例如陀螺仪和加速度计）直接固联在飞机上，其工作原理如下图所示，敏感元件测量出飞机的转动角速度和直线加速度的信息数值送给计算机，计算机就结合初始的经纬度，初始速度等信息数据进行解算，之后由显示器给出所需的各种导航参数。这些敏感元件的可靠性直接影响飞机的导航可靠性。加速度计陀螺机载计算机控制显示图示：捷联式导航系统惯性导航系统知识简介【参考】《可靠性及余度技术》姚平航空工业出版社工作原理：惯导系统基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，之后将其变换到导航坐标系，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。捷联式惯导系统中有两种敏感器件:陀螺仪和加速度计。陀螺仪组件测取沿运载体坐标系3个轴的角速度信号，并被送入导航计算机，经误差补偿计算后进行姿态矩阵计算。加速度计组件测取沿运载体坐标系3个轴的加速度信号，并被送入导航计算机。【参考】《捷联式惯性导航系统》张树侠,孙静

国防工业出版社5产品描述□陀螺故障时，检测电路输出的继电器控制信号将断开角速度感应信号；陀螺正常时，角速度感应信号通过力矩器和变换放大电路及A/D转换，由单片机通过IEEE488接口将其送到主机进行处理。三路加速度信号同时也经A/D转换后送到主机处理。□系统加电后，电机电源模块产生三相方波电源，驱动陀螺工作；陀螺的输出信号在信号处理及力反馈电路中与激磁信号合成，生成检测信号和角速度感应信号；检测信号通过检测电路处理后输出陀螺故障/有效信号，用于主机判断陀螺的工作状态；产品FTA约定与要求系统故障的确定和顶事件的选择该惯导系统的主机接收7路信号（

3个轴的角速度信号、

3个轴的加速度信号和检测信号）的数据，并判定是否同步，如同步，则系统正常；如系统中任何一部分故障，则主机不能判定是否同步，导致系统故障。因此，从系统的角度出发，顶事件选择为:“惯导系统加电后，主机不能判定数据同步”7惯性导航系统的组成及信号连接原理图定义：

故障树指用来表明产品哪些组成部分的故障或外界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图

故障树分析（FTA）通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素等进行分析，画出故障树，从而确定产品故障原因的各种可能组合和其发生概率。编号故障事件概率1无+5V电源2.3×10-42A/D转换芯片损坏1.6×10-438031单片机系统故障6.7×10-44IEEE488通讯接口电路的8291/8293损坏2.2×10-45IEEE488接口板硬件故障E136IEEE488接口板地址冲突2.0×10-47陀螺T1的信号处理模块故障4.75×10-48陀螺T1电机不工作3.4×10-49陀螺T1损坏9.8×10-410激磁信号产生模块故障5.9×10-411无±15V电源2.2×10-412陀螺T2的信号处理模块故障4.75×10-413陀螺T2电机不工作3.4×10-414陀螺T2损坏9.8×10-415激磁信号产生模块故障5.9×10-4

产品FTA约定与要求：故障数据11不考虑人为操作失误引起的故障；各接插件联接牢固、可靠、故障率很低，建树过程中不考虑；电路印制板质量有保证，焊点不存在虚焊；各器件之间的连线不存在断路现象；故障树中的底事件之间是相互独立的；每个底事件和顶事件只考虑其发生或不发生两种状态；寿命分布都为指数分布认为加速度计和加速度放大级的可靠度为一对于题目上没有给出的元器件，施距继电器，力矩器，电流电压转换装置放大级的可靠度均为一FTA的假设条件陀螺T1检测输入故障陀螺T2检测输入故障T1电机不工作T1陀螺损坏T1信号处理模块故障陀螺故障，角速度感应信号、检测信号不正常T2电机不工作T2陀螺损坏T2信号处理模块故障激磁信号产生模块故障M5X14X8X9X10X11X12X13M6M7激磁信号产生模块故障X1514对故障树求最小割集：下行法：根据故障树的实际结构，从顶事件开始，逐层向下巡查，找出割集，规则就是遇到与门增加割集阶数，遇到或门增加割集个数。过程如后所示：步骤12345677过程M1x1x1x1x1x1x1x10,x14M2x2x2x2x2x2x2x10,x15M3M2x3x3x3x3x3x11,x12M3x4x4x4x4x4x11,x13M4x5x5x5x5x11,x14M3X6X6X6X6x11,x15X7X7x7X7M3M6,M7x8,M7x8,x12x9,M7x8,x13x10,M7x8,x14x11,M7x8,x15x9,x14x9,x14x9,x13x9,x15x10,x12x10,x13下行法过程概率重要度是指某个部件不可靠度的变化引起系统不可靠度变化的程度，用数学表达式为概率重要度Δg11-0.00170.9983Δg21-0.0008070.999193Δg31-0.00170.9983Δg41-0.00150.9985Δg51-0.00170.9983Δg61-0.00170.9983Δg71-0.00150.9985Δg81-0.00150.9985概率重要度Δg91-0.00150.9985Δg101-0.00150.9985Δg111-0.00150.9985Δg121-0.00150.9985Δg131-0.00150.9985Δg141-0.00150.9985Δg151-0.00150.9985结构重要度计算可求得定量计算x10.00192x90.00095x20.00192