| 单词 | 控制系统可靠性评述 |
| 释义 | 【控制系统可靠性评述】 拼译：a review of the reliecbility of control system 控制系统的任务是控制某种生产过程或对象，使其按预定的工作程序及技术要求进行正常的生产。控制系统可靠性是指“在规定的工作条件下和规定的时间内，控制系统装置成功地完成规定功能的能力”。可靠性的定量描述为可靠度。它是指“完成任务的概率”。由于近代技术发展很快，控制要求越来越高，控制系统越来越复杂，则控制系统的可靠性越来越重要，因此控制系统可靠性的研究有特殊的科学意义和经济意义。 第二次世界大战期间，军用产品可靠性的研究已受到人们的重视。战后，系统可靠性的研究普遍开展起来。1952年美国国防部成立了电子设备可靠性顾问团(AGREE)，开始有组织地进行可靠性研究，并于1957年发表了研究报告，为系统可靠性研究奠定了基础。60年代初期，美国沃森(H．A．Watson)提出了故障树方法，对民兵导弹发射系统安全性进行了分析研究，取得了很好的效果。美国曾制定有《电子设备可靠性预计军用手册(MILHDBK－217D)》，此外还出版有可靠性专刊(IEEE Transactions on Reliability)。日本自1956年开始引进可靠性技术，于1958年成立可靠性研究委员会，将产品可靠性指标纳入质量管理规程，从此日本产品质量提高很快，走在各国前列。欧洲各工业发达的国家，如英、法、德和前苏联等也自60年代起开展了可靠性研究，并普及可靠性教育。中国系统可靠性研究起步较晚。自60年代起开展核武器和导弹研究以后，才有少数科研单位注意产品可靠性问题，直到80年代可靠性教育才逐渐普及。“中国电子产品可靠性数据交换中心”成立，并成立了可靠性数据委员会，出版了若干可靠性专刊，同时有关学术性刊物也发表了一些研究系统可靠性的文章。1986年以国产电子元器件的现场使用数据和试验数据为基础，编制出版了中国第1部《电子设备可靠性预计手册》，作为军用与民用电子设备和系统可靠性预计与评估的工具。此外有关学会也设有可靠性委员会，进行学术交流。如数学学会可靠性委员会就已开过4次全国性年会和1次(1987)中日可靠性专题讨论会。纵观上述系统可靠性学科建立的过程及取得的成果，可以看到本项研究的目的就在于提高控制系统的可靠性，从而尽量满足不断改进产品质量的要求。提高系统可靠性的途径大致可以归纳为4条：(1)提高元器件的可靠性；(2)简化系统的结构；(3)采用元器件或系统的贮备方式；(4)作好维护与修理工作。控制系统可靠性研究的主要内容可以概括为：(1)系统可靠性建模与分析；(2)系统可靠性综合；(3)系统故障诊断。传统的系统可靠性建模与分析方法是以突变事件(成败型)为依据进行的。这里概分为两大类：一为归纳法，如网络分析法，它是根据系统的原理图(线路图)绘出可靠性逻辑框图，包括串并联系统及非串并联系统(复杂系统)，然后再推导出系统可靠性表达式；另一为演绎法，如故障树分析方法，它是利用逻辑关系，将系统故障(顶事件)与元器件失效、软件差错及人为失误等基本事件通过逻辑门联成一棵倒立的树形图，然后再从顶事件出发顺藤摸瓜，可以准确地抓住故障根源。这种方法用于分析设备安全性是非常有效的。另一方面，系统及元器件的变坏，多数是渐变型失效，即经过连续退化过程，导致性能逐渐衰退，直到越出一定范围，以致失去完成任务的能力，就算失效，这是与成败型失效相对应的，分析这种类型系统可靠性的方法称为退化型系统可靠性分析方法。此法是我国学者近期提出的新课题，已取得了一定的成果，有退化系统广义分析法和退化系统模糊分析法。此外系统或元器件还有可能在渐变过程中引起突变失效，称为混合失效。系统可靠性综合是属于系统可靠性设计的问题，要求在给定的条件下，尽可能提高系统的可靠度。主要有3项措施。(1)冗余储备是提高系统可靠性常见的设计方法，要求对系统可靠度和总资源在组成系统的各个环节中进行最优分配，也就是系统可靠性优化设计问题。(2)容差技术是采取一些措施，使系统在性能偏差允许的范围内能够维持系统的正常运行而不致影响完成其主要任务。具体的办法有系统重构、解析冗余和设计裕量3种。(3)维修策略是保持系统完好的重要措施，一般采用预防维修与定期维修相结合，可以大大地提高系统的可用度。系统故障诊断可以分为离线诊断与再线诊断两种。离线诊断机构都独立于被控对象和自动控制系统之外，诊断工作只能由维修人员在停机之后进行。在线诊断机构与被控对象及其控制系统组成一体，基本是由计算机自动执行命令。通常故障诊断是按故障建模、故障检测、故障分离、故障评价和故障修复等5个步骤进行的。具体故障诊断方法可以分为3类：(1)基于物理模型的故障诊断；(2)基于数学模型的故障诊断；(3)专家系统诊断法。以上所述控制系统可靠性的研究内容，都是国内外近期和现阶段积极进行的工作。从元部件到系统以至大系统，从二态到多态以至连续退化，从单调关联系统到非单调关联系统，从可靠性到安全性及风险度，从故障检测与诊断到维修策略，从硬件到软件等，都已取得了不少有用的成果，但还远不能满足当前科技发展形势的要求。中国目前存在的主要问题是理论联系实际不够，须在应用方面多下功夫。从现在起应该注意研究下列问题：(1)失效数据的获取与搜集问题，特别是渐变失效数据；(2)系统退化的研究，包括多态失效及连续衰变的问题，模糊可靠性理论可以在此发挥作用；(3)非单调关联系统可靠性的研究，它与控制系统密切相关；(4)大系统可靠性的研究，可以结合计算机综合制造系统的可靠性进行探讨；(5)神经元网络可靠性在系统可靠性分析与故障诊断中的应用；(6)维修策略的研究；(7)容错技术在可靠性分析及设计中的应用；(8)控制系统可靠性的优化问题；(9)系统安全保险及风险评价；(10)软件可靠性的研究。【参考文献】：l Lloyd D K．Reliability：Managenment，Methods and Mathematics，New Jersey：Prentice-Hall，19622 叶皮法诺夫A Д．著，控制系统的可靠性．张燕林译．北京：国防工业出版社，19793 Barlow R B，Mathematical theory of Rehialility Historical perspectives，Proc，Inter，Sch．Phy．Enrico Fermi．Cource XClV(1986)，3～114 曹晋华，等．可靠性数学引论，北京：科学出版社，19865 梅启智，等．系统可靠性工程基础．北京：科学出版社，19876 郭余庆，等．系统可靠性理论及应用．北京：煤炭工业出版社，19917 疏松桂．控制系统可靠性分析与综合．北京：科学出版社，1991(中国科学院自动化研究所博士生导师疏松桂研究员撰) |
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