基于PetriNet的故障诊断理论研究及其在磁浮列车上的应用

随着磁浮列车技术日益成熟，磁浮列车系统故障诊断越来越受到重视。本文研究了基于Petri Net的故障诊断理论并将它应用于磁浮列车系统故障诊断。 本文首先将故障树(FTA／DFTA)方法中的相关概念引入到Petri Net，在综合大量相关研究成果的基础之上建立了一套系统的基于Petri Net的故障诊断理论——Petri Fault Net(简称PFNet)。PFNet充分利用Petri Net强大的建模能力，突破了FTA／DFTA树形模型的限制，允许建立网状模型；PFNet利用place的token取值的连续性，突破了FTA／DFTA仅仅表达故障发生与否这样的二值逻辑带来的限制；PFNet对place和transition的概率给出了严格的定义及操作性较强的计算定理；PFNet参考FTA／DFTA的建树思想，提出了故障系统PFNet模型的建网流程；PFNet给出了操作性较强的故障割集寻找算法；PFNet利用Petri Net的基于可达树的图分析方法以及状态方程和不变量分析方法解决了故障诊断中的故障定位和故障预测问题。 本文随后综合磁浮列车系统的相关资料建立了一套较为完整的磁浮列车系统故障模型，并利用PFNet对这个模型进行了深入分析，根据分析结果提出了一些提高磁浮列车系统可靠性的意见。 在理论研究成果的指导下，本文的工程实践部分详细论述了磁浮列车故障监控与诊断软件(简称FM&D)的完整开发过程，包括全面的需求分析、软件设计和编码实现，得到了FM&D的分析模型，设计模型以及最终的可执行代码。FM&D的设计模型中包括一套技术支撑方案，其中的GUI(图形用户界面)控件库用于分离FM&D的功能和界面，可以显著降低开发难度。