在路向量 中,取值為 "的各分量對應的狀態變量(或底事件)的集合,稱作路
集。路集是使系統不發生故障的正常元件的集合。
若狀態向量 是路向量(即 ()"),并對任意狀態向量 而言,只要 %,恒有 ()&成立,則稱 為最小路向量。最小路向量 中取值為 "的各分量對應的狀態變量(或底事件)的集合,稱為最小路集。最小路集是使系統不發生故障的必要正常元件的集合。
我們仍以 ’個獨立底事件組成的 ()’門結構故障樹為例,路向量為{ ",","}、{&,","}、{",&,"}、{",",&};路集有{ *&,*(,*’}、{*(,*’}、{*&,*’}和{ *&,*(}。其中, {",","}不是最小路向量,因為取 {&,","},則 %,但 ( )"。最小路集是{ *(,*’}、{*&,*’)、{*&,*(}。同樣,有時把最小路集中底事件腳標集合稱為最小路集,而把底事件集合稱為最小路。
二、求最小割集的方法
求最小割集的方法很多,對于簡單的故障樹可用目視判斷并結合布爾代數運算,把結構函數 ()化成狀態變量乘積的邏輯和,其中每一個乘積項中各因子狀態變量組成的集合就是一個最小割集。對于具有多個底事件的大型復雜故障樹,則往往需要借助于計算機來尋求最小割集。現已開發了許多計算機算法,這里擇其常用的兩種加以介紹。
(一)上行法上行法求最小割集的基本依據是:與門代表輸出事件是輸人事件乘積事件的關系,或門代表輸出事件是輸人事件和事件的關系。上行法的算法是:對給定故障樹,從最下一級結果事件開始,自下而上進行綜合。凡遇與門,將輸出事件變量寫成輸人事件變量的邏輯積;凡遇或門,將輸出事件變量寫成輸人事件變量的邏輯和。以此類推,直到得到頂事件的表達式為止。應用布爾代數邊計算邊簡化,將頂事件狀態變量(即結構函數)最后簡化成腐事件狀態變量邏輯積的邏輯和形式,邏輯和的項數是該故障樹的最小割集數,每項邏輯積中的各因子狀態變量組成的集合,就是一個最小割集。
(二)下行法下行法的理論依據是:故障樹中的與門只會增大割集的容量,或門只會增加割集的數目。下行法的基本過程是:從頂事件開始,自上而下,逐步用輸入事件置換輸出事件,把與門的輸入寫成一行,把或門的輸入寫成一列,在逐步置換中,每行內凡出現相同底事件,則僅保留一個,如此進行下去,直到完全變成底事件的陣形為止。該陣形的
•+’&•
每一行就是故障樹的一個割集。剔除非最小割集后,剩下的便是最小割集了。
三、求最小路集的方法
在由與門和或門組成的故障樹中,它們的最小割集與最小路集具有對偶性。利用這種性質,我們可先建故障樹的對偶樹 ",
(或叫成功樹)再按求最小割集的方法,求出對偶樹的全部最小割集,便可得到原故障樹的全部最小路集了。(一)故障樹的對偶樹故障樹 的對偶樹 ",表示丁中全部事件都不發生(包括頂事件不發生)時,各
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