Андрій Мащак » Моделі для оцінки ризику експлуатації системи радіоуправління безпілотним літальним апаратом
|
[додати інший файл чи обкладинку цього твору]
[додати цей твір до вибраного]
|
Моделі для оцінки ризику експлуатації системи радіоуправління безпілотним літальним апаратом
Дисертація
|
|
|
| Написано: |
2016 року |
|
| Розділ: |
Наукова |
|
| Додав: |
balik2
|
|
| Твір додано: |
22.05.2020 |
|
| Твір змінено: |
22.05.2020 |
|
| Завантажити: |
pdf
див.
(3 МБ)
|
|
| Опис: |
Автоматизація процесу побудови моделей зробить їх придатними для
багатоваріантного аналізу багатьох реалізацій навігаційно-обчислювальної
системи БпЛА в обмежені терміни етапу системотехнічного проектування.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати
дисертаційної роботи пов’язані з виконанням науково-дослідних робіт
Міністерства освіти і науки України, які виконувались на кафедрі теоретичної
радіотехніки та радіовимірювань Національного університету «Львівська
політехніка», відповідають науковому напряму «Теорія і методи проектування
радіоелектронних кіл, систем і комплексів та забезпечення їх якості» та
тематиці досліджень кафедри, а саме:
науково-дослідна робота «Розроблення моделей, методів та алгоритмів
для автоматизованої оцінки показників надійності радіоелектронних та
електромеханічних пристроїв та систем», № держреєстрації 0110U001098
(2010−2012);
науково-дослідна робота «Розроблення моделей надійності, ризику та
безпечності програмно-апаратних технічних систем», № держреєстрації
0113U001371 (2013-2014).
У перелічених науково-дослідних роботах автор брав участь як виконавець.
Мета та завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка
методики оцінки рівня ризику експлуатації навігаційно-обчислювальної
системи котра входить до складу навігаційно-обчислювальної підсистеми
безпілотного літального апарата з використанням нових моделей навігаційної
та обчислювальної підсистем та на її основі створення програмного засобу,
який автоматизує отримання кількісного показника ризику експлуатації.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:
1. Провести аналіз методів побудови моделей систем для оцінки ризику їх
експлуатації. Здійснити вибір математичного апарата, який уможливлює
побудову адекватних моделей з урахуванням усіх особливостей навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата.
2. Здійснити розробку моделей навігаційно-обчислювальної системи
безпілотного літального апарата для кількісної оцінки ризику її експлуатації з
формуванням рекомендацій щодо забезпечення заданого або допустимого рівня
ризику при заданому рівні надійності. Моделі повинні давати змогу визначати
найбільш критичні з точки зору ризику експлуатації підсистеми та їх елементи
з метою використання для них відмовостійких конфігурацій, які б знижували
рівень ризику експлуатації при заданому рівні надійності.
3. Розробити методику та засіб автоматизованого отримання кількісного
показника ризику експлуатації навігаційно-обчислювальної системи
безпілотного літального апарата для забезпечення можливості розв'язання задач
надійнісного синтезу системи через багатоваріантний аналіз.
4. Здійснити розробку засобів для візуалізації причинно-наслідкових
зв’язків розвитку аварійної ситуації у вигляді дерева відмов, що дозволить
відслідковувати вплив критичних з точки зору безпечності підсистем на
потенційну аварійну ситуацію та проводити валідацію отриманих дерев відмов
шляхом порівняння з деревами відмов, отриманими за допомогою
стандартизованих методик.
5. Розробити засоби автоматизованого отримання мінімальних січень на
основі моделі навігаційно-обчислювальної системи безпілотного літального
апарата у вигляді графа станів та переходів для проведення оцінки ризику
експлуатації. |
|
| Зміст: |
[натисніть, щоб розгорнути]
ЗМІСТ
ЗМІСТ ........................................................................................................................... 2
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ТА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦІНКИ РИЗИКУ
ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ............................................................. 19
1.1 Узагальнена структурна схема навігаційно-обчислювальної системи
безпілотного літального апарата ............................................................................. 21
1.2 Особливості навігаційно-обчислювальної системи безпілотним
літальним апаратом з точки зору оцінки ризику експуатації ............................... 24
1.3 Моделі систем управління безпілотним літальними апаратами................. 26
1.4 Загальна характеристика технологій моделювання для аналізу ризику
експлуатації технічних систем відповідального призначення ............................. 27
1.4.1 Аналіз оцінки безпечності методами логіко - імовірнісного моделювання
..................................................................................................................................... 29
1.4.2 Аналіз оцінки ризику за допомогою дерев відмов ....................................... 30
1.4.3 Аналіз оцінки ризику за допомогою дерев подій ......................................... 34
1.4.4 Аналіз оцінки ризику методом простору станів ........................................... 34
1.4.5 Порівняльний аналіз сучасних технологій побудови моделей для оцінки
ризику, придатних для застосування на етапі системотехнічного проектування
технічних систем відповідального призначення .................................................... 36
Висновки до розділу 1 .............................................................................................. 39
РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА МОДЕЛІ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ПІДСИСТЕМИ З
ВИКОРИСТАННЯМ МАЖОРИТАРНОЇ СТРУКТУРИ ...................................... 42
2.1 Узагальнена структура обчислювальної підсистеми .................................. 42
2.3 Удосконалення методу вибору непрацездатних станів з графу станів і
переходів для побудови моделей оцінки ризику ................................................... 45
2.3 Отримання мінімальних січень обчислювальної підсистеми безпілотного
літального апарата на основі графу станів та переходів ....................................... 48 3
2.3.1 Розробка бінарної структурно-автоматної моделі ........................................ 49
2.3.2 Отримання мінімальних січень обчислювальної підсистеми безпілотного
літального апарата ..................................................................................................... 51
2.4 Розробка бінарної структурно-автоматних моделі обчислюваної
підсистеми безпілотного літального апарата ..................................................... 52
2.4.1 Визначення базових подій для бінарних структурно-автоматних моделей
обчислюваної підсистеми безпілотного літального апарата ............................ 52
2.4.2 Допущення прийняті при розробці моделей обчислюваної підсистеми
безпілотного літального апарата ......................................................................... 54
2.4.3 Параметри обчислювальної пісистеми безпілотного літального апарата,
які відображені в моделі ....................................................................................... 54
2.4.4 Структура вектора обчислювальної підсистеми безпілотного літального
апарата .................................................................................................................... 55
2.5 Отримання ймовірностей виникнення мінімальних січень обчислювальної
підсистеми безпілотного літального апарата ......................................................... 58
2.6 Можливості розроблених моделей .................................................................... 61
2.7 Висновки .............................................................................................................. 63
РОЗДІЛ 3. РОЗРОБКА МОДЕЛІ НАВІГАЦІЙНОЇ ПІДСИСТЕМИ
БЕЗПІЛОТНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА ........................................................ 66
3.1 Розробка математичної моделі навігаційної підсистеми безпілотного
літального апарата ................................................................................................. 67
3.1.1 Перелік процедур, які визначають поведінку навігаційної підсистеми
після відмов її складових. ..................................................................................... 67
3.1.2 Розробка бінарної структурно-автоматної моделі навігаційної підсистеми
безпілотного літального апарата. ........................................................................ 68
3.1.3 Визначення базових подій для бінарної структурно-автоматної моделі
навігаційної підсистеми безпілотного літального апарата. .............................. 69
3.1.4 Допущення прийняті при розробці бінарної структурно-автоматної
моделі навігаційнрї підсистеми безпілотного літального апарата .................. 70
3.1.5 Параметри навігаційної підсистеми безпілотного літального апарата, які
відображені в моделі ............................................................................................. 71 4
3.1.6 Структура вектора стану навігаційної підсистеми безпілотного
літального апарата. ................................................................................................ 71
3.1.7 Знаходження мінімальних січень моделі навігаійної підсистеми
безпілотного літального апарата ............................................................................. 74
3.2 Побудова ймовірнісних значень мінімальних січень навігаійної підсистеми
безпілотного літального апарата ......................................................................... 75
3.3 Висновки до розділу 3 .................................................................................... 76
РОЗДІЛ 4. АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕДУР ОТРИМАННЯ ОЦІНКИ
РИЗИКУ ЕКПЛУАТАЦІЇ НАВІГАЦІЙНО-ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ
ПІДСИСТЕМИ БЕЗПІЛОТНИМ ЛІТАЛЬНИМ АПАРАТОМ ............................ 78
4.1 Алгоритм автоматизованого отримання мінімальних січень на основі
структурно-автоматної моделі ................................................................................. 78
4.1.1 Етап знаходження мінімальних січень .......................................................... 80
4.1.2. Знаходження ймовірнісних значень мінімальних січень системи. ............ 84
4.2 Алгоритм автоматизованої побудови моделі БпЛА у вигляді дерева відмов
на основі мінімальних січень ................................................................................... 86
4.2 .1 Алгоритм отримання логічної функції дерева відмов................................. 87
4.2.2 Алгоритм побудови графічного представлення дерева відмов ................... 89
4.3 Врахування особливостей навігаційно-обчислювальної підсистеми
безпілотним літальним апаратом в структурно-автоматної моделі ..................... 89
4.4 Методика визначення кількісних показників ризику обчислювальної та
навігаційної підсистем безпілотного літального апарата у вигляді мінімальних
січень .......................................................................................................................... 90
4. 5. Валідація підходу отримання мінімальних січень ......................................... 94
4.5 Висновки до розділу 4 ........................................................................................ 97
РОЗДІЛ 5. ОБГРУНТУВАННЯ ВИМОГ ДО НАДІЙНОСТІ СКЛАДОВИХ
НАВІГАЦІЙНО-ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ПІДСИСТЕМИ ДЛЯ ЗМЕНШЕННЯ
РИЗИКУ ЇЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ................................................................................. 100 5
5.1 Аналіз відмов та можливих наслідків складових навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата ................................ 101
5.2 Визначення рівня ризику експлуатації навігаційно-обчислювальної
підсистеми безпілотного літального апарата ....................................................... 105
5.3 Визначення значення пріоритету рівня ризику навігаційно-обчислювальної
системи безпілотного літального апарата. ........................................................... 108
5.4 Проведення повторної оцінки ризику експлуатації навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата для кількісного
підтвердження рекомендацій із зменшення рівня ризику .................................. 112
5.5 Оцінка ризику експлуатації навігаційно-обчислювальної системи після
застосування запропонованих рекомендацій. ...................................................... 115
5.6. Визначення значення пріоритету рівня ризику навігаційно-обчислювальної
системи безпілотного літального апарата ............................................................ 116
5.7. Візуалізація результатів аналізу ризику експлуатації навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата. ............................... 119
Висновки до розділу 5 ............................................................................................ 120
ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 122
Список використаної літератури: .......................................................................... 125
ДОДАТКИ ................................................................................................................ 144
Додаток А Код програми алгоритму ..................................................................... 145
Додаток Б Талиці рангування факторів ризику ................................................... 155
Додаток В Акти про впровадження результатів дисертаційного дослідження 158
|
|
|
|
| |
|
Відгуки читачів:
|
| |
|
Поки не додано жодних відгуків до цього твору.
|
| |
|
|
| |
