基于马尔可夫方法的飞控系统安全性评估

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1、第29卷第4期2011年8月中国民航大学学报JOURNALOFCI、厂ILAVIATIoNImⅡVERSITYOFCHINAV01．29No．4August2011基于马尔可夫方法的飞控系统安全性评估罗云林a，张巨联a，杨建忠“(中国民航大学a．自动化学院．b．适航审定中心，天津300300)摘要：安全性评估是适航符合性验证的重要方法。对马尔可夫分析在系统安全性评估中的应用进行了深入研究．给出了马尔可夫在系统安全性评估中的一般分析方法。运用马尔可夫方法和故障树方法分别对飞行控制系统的同一种失效状态

2、进行了建模分析．并对二者的分析结果进行了比较，得出对并联顺序系统进行安全性分析时马尔可夫分析方法具有更高的定量分析精度．并克服了故障树静态分析特性的缺点。关键词：安全性评估；飞控系统；故障树；马尔可夫中图分类号：V328．5文献标识码：A文章编号：1674—5590{2011)04枷16加4SafetyAssessmentResearchofFlightControlSystemBasedonMALUOYun-linl，ZHANGJu-lian2，YANGJian-zhon93(Aeronauti

3、calAutomationCollege，AircrafiAirworthinesscertiftcationCenter，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Safetyanalysisisanimportantmethodofcompliancedemonstrationforairworthinessregulation．Theapplica—tionofMarkovanalysisinsystemsafetyassessmentisstudied，andth

4、ecommonmethodofMarkovanalysisforsystemsafetyassessmentisgiven．AfailurestateofflightcontrolsystemismodeledandanalyzedbyMarkovanalysisandfaulttreeanalysisrespectively，andtheresultsofthetwomethodsalecompared．ItshowsthatMarkovmethodhashigheraccuracyofquan

5、titativeanalysiswhenthesafetyanalysisofthesequenceparallelsystemisanalyzed．Thismethodalsoovercomestheshortcomingsofthestaticanalysisfeaturesofthefaulttreeanalysis．Keywords：safetyassessment；flightcontrolsystem；faulttreeanalysis；Markovanalysis随着国际民用航空运输

6、业的迅速发展，民航系统的安全性成为了人们密切关注的问题。各国民航当局都制定了专门的适航标准来保证民用航空器的设计安全，其中，运输类飞机适航标准第1309条(CCAR／FAR25．1309)规定了飞机及系统安全性指标和评定的一般要求IlI。系统安全性分析过程是保证飞机设计满足适航标准的安全性要求的重要手段。系统安全性评估过程一般分为三个阶段，分别为系统功能危险分析(FHA)、初步系统安全性评估(PSSA)和系统安全性评估(SSA)[21。较为常见的系统安全性分析方法包括失效模式和影响分析(FMEA)

7、、故障树分析(FrA)、相关性流图分析(DD)等131。目前，兀'A和DD方法已广泛应用于安全性评估中。YI'A与DD技术概念简单，容易理解。但m和DD方法有其自身局限性121：①故障树的顶事件只能是单个故障事件，因此分析系统时建树要花费大量精力；②故障树对不同种类的故障描述能力有限，对于某些系统建立故障树比较困难，如可修复系统；③故障树和DD图分析方法只有在设备独立或互斥的假设下才能够大大简化计算等。针对这种情况本文试图将马尔可夫分析(MA)方法应用于飞行控制系统的安全性分析中，并与YFA方法进

8、行了比较，结果证明不但克服了丌A方法的静态分析特

9、生的缺点，还在一定程度上提高了计算精度。1马尔可夫基本理论马尔可夫分析对系统进行失效率分析的一般过程为【2’4，5】：①应观察系统的运行状态，分析系统的组成单元；②准确定义其中的各种状态，确定状态间的转移关系，画出状态转移图；③根据系统的状态转移图写出与系统转换和状态相关的方程式，通常，一个状收稿日期：2011-04-25；修回日期：201l删3基金项目：民航局科技项目(MHR嗍18)作者简介：罗云林(1956一)，男，四川剑阁人，