3F技术在无人机飞控系统上的应用

论文摘要

可靠性工程已广泛应用于各个工程领域,航空工业是一种高度精密的综合性行业业,有些航空产品会关系到飞行人员及乘坐人员的生命安全,而有些航空产品则会关系整个战局的成败,因此可靠性工程对于航空工业来说显得尤为重要,航空产品的可靠性主要研究可靠性的基本原理、方法和保证产品可靠性水平的技术措施。近年来,无人机在航空领域的作用显得越来越重要。自1991年的海湾战争以来,许多国家都把它置于优先发展的地位,竞相研制并装备,在世界范围内掀起了研制无人机的热潮。无人机虽然性能优越,技术先进,但由于自身系统的复杂性、远程遥控距离的超长性和操作手技术的熟练性等因素的影响,无人机重大事故频繁出现。因此我们应该关注并做好相关无人机的各项可靠性工作。3F即FRACAS(故障报告、分析及纠正措施系统)、FMECA(故障模式、影响及危害性分析)和FTA(故障树分析),是可靠性工程的三种主要分析方法。目前,这三种方法在工程上的应用越来越受到人们的重视,但是在应用的过程中也出现了很多问题,如只是按照标准照搬,未能发挥这些可靠性分析方法的功效,或者是工作流程混乱,导致工作任务较重,引起其他一些部门人员的反感等等,本文将根据工程实践应用的现状,通过在无人机飞控系统上三种可靠性分析方法的研究,将FRACAS、FMECA、FTA三种可靠性分析方法相结合,最终建立一套人性化,效率高,更加及时准确的可靠性分析系统。首先,我们详细研究了飞行控制系统的结构组成及各部分的工作原理,并最终给飞控系统建立了详细的可靠性模型；其次,针对可靠性分析技术方面的知识,我们对FMECA可靠性分析技术的理论及关键方法进行了介绍,在此基础上将FEMCA技术应用于无人机飞控系统上,对整个飞控系统进行FMECA分析得出飞控系统FMECA表、关键故障模式、单点故障,并根据FMECA分析结果给出了相关的改进措施；随后对FTA、FRACAS两种方法的理论知识及关键方法进行详细研究,为在飞控系统上实现3F综合分析系统奠定了基础。经过一段时间的实地调研及亲身工作体验,我们总结了可靠性分析技术在理论方法及工程应用上的不足和缺陷,进而设计了3F综合分析系统。详细介绍了3F综合分析系统的功能框架、组成模块、工作内容等,并且研究了实现3F综合分析系统所必需的关键技术,包括数据库的设计、报警模块设计及远程智能操作架构介绍。最后详细介绍了3F综合分析系统的软件结构。3F综合分析系统软件主要包含了用户管理模块、FMECA模块、FTA模块、FRACAS模块、FMECA—FTA转换模块、FMECA—FRACAS转换模块、FTA—FRACAS转换模块、报警模块等,详细介绍了各模块的用户界面、功能、操作方法等。该课题的完成,把某企业长期积累的设计数据、实验数据及检测与使用中的故障数据存储于数据库中,开始了故障信息库的创建,在故障信息库不断的丰富过程中,将为各种相似型号产品的研制提供强有力的依据；另外我们研制的3F综合分析系统软件在经过一定时间的使用和修正后,可以扩展应用于其他型号产品上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 可靠性技术发展及其重要意义
• 1.2 FMECA、FRACAS及FTA发展现状
• 1.2.1 FMECA概况
• 1.2.2 FRACAS概况
• 1.2.3 FTA概况
• 1.3 课题研究背景
• 1.4 课题来源
• 1.5 论文内容
• 第二章 飞行控制系统原理
• 2.1 无人机发展概况
• 2.2 飞控系统工作原理及结构
• 2.3 飞控系统可靠性模型建立
• 2.3.1 无人机设计阶段可靠性工作的重要性
• 2.3.2 建立飞控系统可靠性模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 FMECA理论及应用
• 3.1 FMECA研究现状
• 3.2 FMECA方法及工作内容
• 3.3 关键方法介绍
• mi'>3.3.1 故障模式危害度C_mi
• 3.3.2 产品危害度
• 3.3.3 危害性矩阵图
• 3.3.4 风险优先数RPN法
• 3.3.5 RPoN值
• 3.4 飞控系统FMECA
• 第四章 FTA及FRACAS基础理论研究
• 4.1 FTA方法介绍
• 4.2 FTA基础理论
• 4.2.1 故障树相关符号表示
• 4.2.2 故障树分析中的数学模型表示
• 4.2.3 故障树分析基本步骤
• 4.3 FTA关键方法介绍
• 4.3.1 定性分析方法
• 4.3.2 顶事件发生概率算法
• 4.4 FRACAS方法
• 4.5 小结
• 第五章 3F综合分析系统及关键技术研究
• 5.1 3F综合分析系统
• 5.2 关键技术研究
• 5.2.1 数据库技术应用
• 5.2.2 报警模块设计
• 5.2.3 远程智能化操作系统架构
• 5.3 本章小结
• 第六章 3F系统软件设计与实现
• 6.1 开发环境与开发工具
• 6.2 系统需求分析
• 6.3 系统实现
• 6.3.1 数据库连接
• 6.3.2 登录界面
• 6.3.3 主窗体设计
• 6.3.4 用户管理
• 6.3.5 产品管理
• 6.3.6 FRACAS相关工作
• 6.3.7 FMECA相关工作
• 6.3.8 FTA相关工作
• 6.3.9 查询功能
• 6.3.10 报警系统相关工作
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间研究成果