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基于功能角色模型的机电系统自动故障模式影响分析及其应用研究

作　者: 张海
导　师: 邱静
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 机内测试(BIT) 功能模型 功能角色模型 故障模式影响分析 复合建模 黑盒模型 定性代数 自动FMEA
分类号: TH17
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


BIT技术对提高装备的技术保障水平具有重要意义。而故障模式影响分析(FMEA)又是BIT设计的技术基础。基于功能角色模型的故障分析方法采用自上而下的思想，在系统设计开始时同步进行故障模式影响分析，这对BIT设计是有利的。本文以“机电产品BIT设计技术研究”课题为背景，对基于功能角色模型的FMEA的基本理论和实践进行比较深入系统的研究和探索。主要内容包括： 1．在总结大量文献和国内外研究现状的基础上，对目前常见的FMEA分析方式进行了归纳总结，指出功能模型是开展面向测试性／BIT设计的FMEA研究的基础。同时，给出了扩展功能角色图的形式化描述，并对故障传播规律进行了研究分析。 2．从系统设计的功能信息入手，以C．Lucas的层次功能模型为基础，提出了一种复合建模方法，比较有效地解决了功能角色模型构造问题。 3．在分析反馈系统工作原理及其功能角色模型构造特点的基础上，提出了反馈系统的故障传播分析方法和技术，充实和扩展了功能角色模型的应用范围。 4．提出了扩展功能角色图的黑盒封装模型，实现了比部件级或模块级更高层次上的系统功能信息的表达，拓展了功能角色模型的FMEA分析能力。 5．在功能建模和故障传播规则的基础上，开发了一个计算机辅助FMEA分析系统，实现了可视化图形交互建模环境和自动故障模式推理，初步满足了面向BIT设计的FMEA分析的需要。 6．针对某机电跟踪与稳定伺服平台的测试性设计需求，采用本文提出的方法，对其进行了FMEA分析，为确定系统的BIT结构打下了较好的基础。 总之，本文从扩展功能角色图入手，较为全面地解决了面向BIT设计的FMEA问题，形成了一套比较完整的技术方法，为今后进一步的BI7设计奠定了一个较为坚实的基础。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第一章 绪论  11-22
  §1.1 课题概述  11-13
    1.1.1 课题来源  11
    1.1.2 课题研究背景及意义  11-13
  §1.2 FMEA技术的国内外研究现状  13-17
    1.2.1 FMEA的基本概念  13
    1.2.2 FMEA的国内外发展概况  13-17
  §1.3 功能建模的国内外研究现状  17-18
    1.3.1 功能建模思想概述  17-18
    1.3.2 功能建模的国内外发展概况  18
  §1.4 功能模型与面向BIT设计的FMEA的关系  18-19
  §1.5 本文主要研究内容及组成  19-22
第二章 功能角色模型及故障传播  22-36
  §2.1 功能角色模型的基本概念  22-25
  §2.2 功能角色模型的形式化描述及扩展  25-26
  §2.3 故障模式  26-27
  §2.4 扩展功能角色图的故障传播关系  27-32
  §2.5 扩展功能角色图的应用实例  32-35
  §2.6 本章小结  35-36
第三章 功能角色模型的复合建模方法  36-49
  §3.1 C.Lucas的层次性功能模型  36-40
    3.1.1 面向设计过程的FBS模型  36-37
    3.1.2 功能角色模型  37
    3.1.3 过程模型  37-38
    3.1.4 目标模型  38-40
  §3.2 功能角色模型的复合建模方法  40-44
    3.2.1 建模的基本知识  40-41
    3.2.2 功能角色模型建模的基本方法和策略  41-44
  §3.3 复合建模方法的应用实例  44-48
    3.3.1 供水控制系统简介  44-45
    3.3.2 供水控制系统的建模过程  45-48
  §3.4 本章小结  48-49
第四章 基于功能角色模型的反馈系统的FMEA分析  49-57
  §4.1 反馈系统理论基础  49-51
  §4.2 反馈系统的FMEA分析技术  51-53
  §4.3 反馈系统基于功能角色模型的故障分析案例  53-56
    4.3.1 FMS简介  53-54
    4.3.2 FMS功能角色模型的建立  54-55
    4.3.3 FMS的故障模式影响分析  55-56
  §4.4 本章小结  56-57
第五章 功能角色模型的封装  57-71
  §5.1 功能角色图的黑盒模型  57-59
    5.1.1 黑盒模型的提出  57-58
    5.1.2 基本概念  58-59
  §5.2 黑盒模型的构造  59-62
    5.2.1 封装的适用对象  59-60
    5.2.2 黑盒模型构造的基本原则  60
    5.2.3 黑盒模型的建立过程  60-62
  §5.3 基于黑盒模型的故障分析  62-67
    5.3.1 理论基础  62-63
    5.3.2 黑盒模型间的传播影响关系  63-65
    5.3.3 黑盒模型间的关系类型  65-67
  §5.4 建模与故障分析案例  67-70
    5.4.1 黑盒模型的建立  67-69
    5.4.2 故障分析过程  69-70
    5.4.3 结论  70
  §5.5 本章小结  70-71
第六章 自动故障模式影响分析系统的实现  71-86
  §6.1 分析系统总体结构  71-73
  §6.2 可视化图形交互建模环境的实现  73-74
  §6.3 系统故障模式推理的实现  74-85
    6.3.1 预处理部分的实现  74-75
    6.3.2 自动FMEA推理机的实现  75-80
    6.3.3 故障推理规则的实现  80-85
  §6.4 本章小结  85-86
第七章 某机电跟踪与稳定伺服平台的FMEA分析案例  86-101
  §7.1 机电伺服平台的结构与原理  86-88
    7.1.1 机电伺服平台概述  86-87
    7.1.2 机电伺服平台的工作原理  87-88
  §7.2 机电伺服平台功能角色模型的建立过程  88-95
    7.2.1 目标模型的建立  89-90
    7.2.2 过程模型的建立  90-91
    7.2.3 扩展功能角色模型的建立  91-95
  §7.3 机电伺服平台的FMEA分析  95-100
    7.3.1 机电伺服平台的常见故障  95
    7.3.2 正常情况下，三种误差的故障模式影响分析  95-96
    7.3.3 注入故障后，机电伺服平台的故障模式影响分析  96
    7.3.4 分析结论  96-100
  §7.4 本章小结  100-101
第八章 结论与展望  101-103
  §8.1 全文总结  101-102
  §8.2 研究展望  102-103
致谢  103-104
参考文献  104-109
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文  109-110
附录B 机电伺服平台的FMEA分析过程  110-117

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械运行与维修
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