兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 886-894.doi: 10.12382/bgxb.2021.0768
张宁1(), 林海华2(), 孙亚平1,2(), 李宗吉1(), 王世哲1()
收稿日期:
2021-11-13
上线日期:
2022-07-30
通讯作者:
作者简介:
张宁(1981—),男,副教授,硕士生导师,研究方向为目标特性及信息处理技术。E-mail:18602710800@163.com;
林海华(1978—),男,工程师,研究方向为武器系统运用与保障工程。E-mail:510371610@qq.com;
孙亚平(1991—),男,工程师,硕士,研究方向为武器系统运用与保障工程。E-mail:215132362@qq.com;
王世哲(1997—),男,博士研究生,研究方向为武器系统运用与保障工程。E-mail:3318710200@qq.com
ZHANG Ning1(), LIN Haihua2(), SUN Yaping1,2(), LI Zongji1(), WANG Shizhe1()
Received:
2021-11-13
Online:
2022-07-30
摘要:
针对鱼雷装备测试维修使用需求,采用广义随机Petri网模型对鱼雷装备进行测试维修建模,并对测试性指标进行分析。分别建立鱼雷装备系统层和结构层GSPN模型,依据故障模式影响和危害性分析(FMECA)对鱼雷装备故障模式进行分类;对鱼雷结构层GSPN模型非基本变迁进行拓展,构建鱼雷装备基层级维修子网GSPN模型;采用同构法求解维修子网GSPN模型,利用的稳态可用度解析公式分析测试性参数与使用可用度(A0)之间的影响关系;以某型号鱼雷为例,开展测试性指标求解和模型仿真验证。研究结果表明,模型仿真可用度A’=0.999 8,与系统要求值误差小于1%,验证了所构建模型的可行性和有效性。
张宁, 林海华, 孙亚平, 李宗吉, 王世哲. 鱼雷装备测试维修Petri网模型与指标论证分析[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 886-894.
ZHANG Ning, LIN Haihua, SUN Yaping, LI Zongji, WANG Shizhe. Analysis of Petri Net Model and Index Demonstration for Torpedo Equipment Testing and Maintenance[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 886-894.
序号 | LRU名称 | 严酷度 级别 | 符号 |
---|---|---|---|
1 | 电子组件 | I | RD |
2 | 舵机组件 | II | OG |
3 | 深度传感器 | II | OG |
4 | 测速器 | III | YW |
表1 控制系统故障模式级别表
Table 1 Table of control system failure mode levels
序号 | LRU名称 | 严酷度 级别 | 符号 |
---|---|---|---|
1 | 电子组件 | I | RD |
2 | 舵机组件 | II | OG |
3 | 深度传感器 | II | OG |
4 | 测速器 | III | YW |
库所 | 含义 | 变迁 | 含义 | 符号 | 量纲 |
---|---|---|---|---|---|
P1 | 系统正常工作 | T1 | 故障率 | $\lambda $ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P2 | 系统故障状态 | T2 | 故障检测速率 | ${{\eta }_{\text{D}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P3 | 故障检测结束 | T3 | BIT故障检测率 | ${{\gamma }_{\text{FD}}}$ | 1 |
P4 | 故障无法检测 | T4 | BIT故障不可检测率 | $1-{{\gamma }_{\text{FD}}}$ | 1 |
P5 | 系统检测到故障 | T5 | 人工检测速率 | ${{\lambda }_{\text{t}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P6 | 故障隔离结束 | T6 | 故障隔离速率 | ${{\eta }_{\text{I}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P7 | 故障可隔离至LRU | T7 | 故障隔离率 | ${{\gamma }_{\text{FI}}}$ | 1 |
P8 | 故障不可隔离至LRU | T8 | 故障不可隔离率 | $1-{{\gamma }_{\text{FI}}}$ | 1 |
T9 | 更换故障LRU(精确维修)速率 | ${{u}_{1}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ | ||
T10 | 更换故障组部件(模糊维修)速率 | ${{u}_{2}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ | ||
T11 | 虚警发生频率 | ${{\lambda }_{\text{FA}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
表2 图7中模型要素具体含义
Table 2 Specific meaning of model elements in Fig. 7
库所 | 含义 | 变迁 | 含义 | 符号 | 量纲 |
---|---|---|---|---|---|
P1 | 系统正常工作 | T1 | 故障率 | $\lambda $ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P2 | 系统故障状态 | T2 | 故障检测速率 | ${{\eta }_{\text{D}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P3 | 故障检测结束 | T3 | BIT故障检测率 | ${{\gamma }_{\text{FD}}}$ | 1 |
P4 | 故障无法检测 | T4 | BIT故障不可检测率 | $1-{{\gamma }_{\text{FD}}}$ | 1 |
P5 | 系统检测到故障 | T5 | 人工检测速率 | ${{\lambda }_{\text{t}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P6 | 故障隔离结束 | T6 | 故障隔离速率 | ${{\eta }_{\text{I}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
P7 | 故障可隔离至LRU | T7 | 故障隔离率 | ${{\gamma }_{\text{FI}}}$ | 1 |
P8 | 故障不可隔离至LRU | T8 | 故障不可隔离率 | $1-{{\gamma }_{\text{FI}}}$ | 1 |
T9 | 更换故障LRU(精确维修)速率 | ${{u}_{1}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ | ||
T10 | 更换故障组部件(模糊维修)速率 | ${{u}_{2}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ | ||
T11 | 虚警发生频率 | ${{\lambda }_{\text{FA}}}$ | ${{\text{h}}^{-1}}$ |
M | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 | P8 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
M0 | 1 | |||||||
M1 | 1 | |||||||
M2 | 1 | |||||||
M3 | 1 | |||||||
M4 | 1 | |||||||
M5 | 1 | |||||||
M6 | 1 | |||||||
M7 | 1 |
表3 系统可达标识表
Table 3 Reachability identification table of the system
M | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 | P8 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
M0 | 1 | |||||||
M1 | 1 | |||||||
M2 | 1 | |||||||
M3 | 1 | |||||||
M4 | 1 | |||||||
M5 | 1 | |||||||
M6 | 1 | |||||||
M7 | 1 |
图11 ${{\gamma }_{\text{FD}}}({{\gamma }_{\text{FI}}})$ 与MTTR关系图
Fig. 11 Relationship between ${{\gamma }_{\text{FD}}}{{\gamma }_{\text{FI}}}$ and MTTR
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