基于Modelica仿真模型的故障树构建方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法，包括：获取流体管网系统的Modelica实时仿真模型；对所述模型的任一子系统中存在故障风险的各第一部件；修改各第一部件的模型参数，实现部件故障注入；运行注入后的模型，并识别所述流体管网系统和子系统的失效现象；根据所述失效现象，构建所述流体管网系统的故障树。本实施例能够丰富故障树的类型。的类型。的类型。

【技术实现步骤摘要】
基于Modelica仿真模型的故障树构建方法


[0001]本专利技术实施例涉及流体管网故障识别领域，尤其涉及一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法。

技术介绍

[0002]在汽车、航空、船舶等的复杂流体管网系统中，由于气体、液体或制冷剂在流通过程中的物性变化，使管网系统随着工作年限的增加出现各种故障。故障树能够依据部件状态（基层事件）显示系统状态（顶事件）的逻辑因果关系，是流体管网系统中进行故障识别的常用手段。
[0003]传统的故障树都是依据管网系统的历史运行数据建立的，包括了管网系统在实际运行中发生过的各种故障。但实际运行中遇到的故障种类是有限的，且各部件参数多保持在合理的阈值范围内，不能覆盖到阈值范围外的异常工况以及高温高压等极端工况。由此构建的故障树是不完备的，使用范围有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法，用于丰富故障树的类型。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法，包括：获取流体管网系统的Modelica实时仿真模型；对所述模型的任一子系统中存在故障风险的各第一部件；修改各第一部件的模型参数，实现部件故障注入；运行注入后的模型，并识别所述流体管网系统和子系统的失效现象；根据所述失效现象，构建所述流体管网系统的故障树。
[0006]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现任一实施例所述的基于Modelica仿真模型的故障树构建方法。
[0007]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一实施例所述的基于Modelica仿真模型的故障树构建方法。
[0008]本专利技术实施例采用基于Modelica语言搭建的流体管网系统实时仿真模型，通过修改模型参数实现软故障的注入来模拟各种工况，提供故障树的底层事件；并通过感知部件的异常参数输出，提供故障树所需的顶层和中层故障事件。其中，故障注入覆盖了流体管网系统的关键部件，工况模拟也包括了实际应用中不常遇到的异常工况、实物系统中的极端
工况，以及不易在实际中操作的危险工况等各种工况，极大丰富了故障树的类型，扩充了故障树的极限阈值。借助该故障树，能够快速进行故障定位，有利于工程师迅速给出解决方案，避免人为通过经验来判断的不确定性，实现流体管网系统的在线监测、诊断及排故。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1是本专利技术实施例提供的一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法的流程图。
[0011]图2是本专利技术实施例提供的一种车内流体管网系统仿真模型的示意图。
[0012]图3是本专利技术实施例提供的流体管网系统的故障树架构示意图。
[0013]图4为本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。
[0015]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0016]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0017]本专利技术实施例提供的一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法。为了说明该方法，优先介绍流体管网系统发生故障的原理。管网系统的故障以流体相变过程中的变化现象居多，以低温液氮的流体注入及传输的管网系统为例，在整体流体管网工作过程中，伴随与试验环境的长时间接触，会导致低温液氮发生相变，在流体由液态变成气态的过程中，对各类传感器的输出参数波动较大，容易产生故障现象。
[0018]基于以上原理，图1是本专利技术实施例提供的一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法的流程图。该方法适用于通过流体管网系统的Modelica仿真模型构建该系统故障树的情况，由电子设备执行。如图1所示，该方法具体包括：S110、获取流体管网系统的Modelica实时仿真模型。
[0019]实时仿真模型能够达到与实际物理时间相同的响应速度，本步骤获取Modelica语言编写的实时仿真模型，用于模拟流体管网系统的真实运行情况。图2是本专利技术实施例提供的一种车内流体管网系统仿真模型的示意图，如图所示，该模型显示了车内存在流体注入和传输的两个子系统，分别是空调子系统和冷却流路子系统，以及用于感知管网系统运行状态的部件（温度传感器、流量传感器和压力传感器等，图中未示出）。其中空调子系统通过压缩机实现冷却液的液态和气态转换，从而实现制冷或制热。冷却流路子系统用于将汽车电机和电池等冷却至安全温度。
[0020]各子系统包括：机械运动受流体影响的动态部件，受流体影响的静态部件，用于感知子系统运行状态的部件，以及受流体影响较小的管路。以冷却流路子系统为例，该子系统中机械运动受流体影响的动态部件包括阀门、泵、换热器等，受流体影响的静态部件包括过滤器等，用于感知子系统运行状态的部件包括温度传感器、流量传感器和压力传感器等。图2中仅显示了部分器件。
[0021]为了便于区分和描述，将受流体影响的部件称为第一部件，将用于感知子系统运行状态的部件称为第二部件，将用于感知管网系统运行状态的部件称为第三部件。进一步的，在第一部件中，将机械运动受流体影响的动态部件称为动态第一部件，件受流体影响的静态部件称为静态第一部件。需要说明的是，第二部件和第三部件可以相同，也可以不同，无必然联系。
[0022]S120、识别所述模型的任一子系统中存在故障风险的各第一部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Modelica仿真模型的故障树构建方法，其特征在于，包括：获取流体管网系统的Modelica实时仿真模型；对所述模型的任一子系统中存在故障风险的各第一部件；修改各第一部件的模型参数，实现部件故障注入；运行注入后的模型，并识别所述流体管网系统和子系统的失效现象；根据所述失效现象，构建所述流体管网系统的故障树。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述修改各第一部件的模型参数，实现部件故障注入之前，还包括：根据所述流体管网系统正常运行时的历史数据，对所述仿真模型进行一次标定；根据所述流体管网系统发生故障时的历史数据，对一次标定后的模型进行二次标定。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别所述模型的各子系统中存在故障风险的各第一部件，包括：识别任一子系统中通过机械运动影响流体流动的动态第一部件，以及影响流体流动的静态第一部件，其中，所述动态第一部件包括阀门、泵、换热器，所述静态第一部件包括过滤器；所述修改各第一部件的模型参数，实现部件故障注入，包括以下步骤的至少之一：修改阀门的流通面积参数、开闭时长参数和关闭时缝隙尺寸参数的至少之一，实现阀门故障的注入；修改泵的扬程曲线数据，实现泵故障的注入；修改换热器的换热面积参数，实现换热器故障的注入；修改过滤器的流阻压降参数，实现过滤器故障的注入。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行注入后的模型，并识别所述流体管网系统和子系统的失效现象，包括：获取所述子系统中用于感知子系统运行状态的各第二部件；如果任一第二部件的仿真数据超出预设范围，识别所述子系统出现了与所述第二部件对应的失效现象；获取所述流体管网系统中用于感知流体管网系统故障的各第三部件；如果任一第三部件的仿真数据超出预设范围，识别所述流体管网系统发生了与所述第三部件对应的失效现象；其中，所述第二部件和第三部件包括如下至少之一：温度传感器、流量传感器、压力传感器。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述失效现象，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金薄，王超硕，于秋晔，麻胜南，
申请(专利权)人：中汽数据有限公司，
类型：发明
国别省市：