[發(fā)明專利]具有模糊多態(tài)特性的可靠性模型的建立及其使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010591446.8
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102024084A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔雷星;任羿;曾聲奎;孫博;郭健彬;馮強;馬紀明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種具有模糊多態(tài)特性的可靠性模型的建立方法，其特征在于：該方法依次按照下述三個階段進行：

1）提出假設(shè)：

建立模糊多態(tài)系統(tǒng)的可靠性模型需要對該系統(tǒng)進行一定的假設(shè)，具體的假設(shè)包括以下4點：

①?假設(shè)元部件總共有k種狀態(tài)，在任何給定的時間內(nèi)只處于一種狀態(tài)i，????????????????????????????????????????????????；狀態(tài)1代表完全正常工作狀態(tài)，狀態(tài)k表示完全失效狀態(tài)，其他中間狀態(tài)則介于完全正常工作狀態(tài)和完全失效狀態(tài)之間；

②?元部件的行為是相互獨立的，也就是說一個元部件的事件觸發(fā)并不影響其他元部件；

③?元部件屬于相應(yīng)狀態(tài)模糊集的程度是由領(lǐng)域?qū)＜医o出；

④?每個元部件的各狀態(tài)之間是相互獨立的；

2）定義狀態(tài)變量

假設(shè)系統(tǒng)S有n個元部件且有m種狀態(tài)，記為系統(tǒng)處于狀態(tài)l的狀態(tài)變量，l=1,?2,…,m；表示元部件i在狀態(tài)j的狀態(tài)變量，i=1,2,…,n,?j=1,2,…,k_i.則表示系統(tǒng)處于狀態(tài)l的結(jié)構(gòu)函數(shù)，為元部件狀態(tài)向量；由于元部件和系統(tǒng)處于何種狀態(tài)是模糊的，因此和的定義如下：

?

另外，定義，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)，其中；

3）定義邏輯門

①與門

???與門的定義：當輸入事件全部發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生；即全部元部件故障時，系統(tǒng)才故障；

???與門的失效可能性表達式如下：

式中，表示元部件1在狀態(tài)n₁的可能性；如果和都是模糊數(shù)，那么，其乘法法則定義如下：

②或門

或門的定義：輸入事件只要有一個發(fā)生，輸出事件就發(fā)生；即元部件只要有一個發(fā)生故障，系統(tǒng)就故障；

或門的失效可能性表達式如下：

和與門類似，如果是模糊數(shù)，那么其補集法則定義如下：

4)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)描述

?根據(jù)以上的系統(tǒng)描述，得到模糊多態(tài)特性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)

???????????????????????????????????????????????????????。

2.一種具有模糊多態(tài)特性的可靠性模型的使用方法，其特征在于：該方法依次按照下述兩個階段進行：

（1）?預測估計具有模糊多態(tài)特性的系統(tǒng)故障可能性

基于系統(tǒng)的可靠性模型以及相關(guān)工具的支持，構(gòu)建模糊專家系統(tǒng)得到系統(tǒng)故障的可能性；為了計算系統(tǒng)故障的可能性，通過構(gòu)建模糊專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)中執(zhí)行模糊推理，最后得到系統(tǒng)故障的可能性；

1）指定問題及定義語言變量

??首先確定問題的輸入和輸出變量及范圍，在具有模糊多態(tài)特性系統(tǒng)中，要解決的問題就是計算系統(tǒng)故障的可靠性；那么針對這樣的系統(tǒng)，其語言變量為系統(tǒng)本身和系統(tǒng)中的所有元部件，輸入變量為系統(tǒng)中的所有元部件，輸出變量為系統(tǒng)本身；語言值和語言變量的范圍將根據(jù)領(lǐng)域?qū)＜业囊庖娊o出；

2）?確定模糊集

模糊集通常有不同的形狀，采用三角形和四邊形表達專家的知識；為了便于模糊專家系統(tǒng)能夠平滑地響應(yīng)，一個關(guān)鍵點就是在相鄰的模糊集間保持足夠的交疊，領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)自身的經(jīng)驗給出各元部件的狀態(tài)隸屬函數(shù)和系統(tǒng)故障隸屬函數(shù)；

3）構(gòu)建模糊規(guī)則

為了構(gòu)建模糊規(guī)則，需要向?qū)＜易稍內(nèi)绾问褂们懊娑x過的模糊語言變量來解決問題；同樣的，這些模糊規(guī)則也是由領(lǐng)域?qū)＜覜Q定，同時領(lǐng)域?qū)＜乙o出這些規(guī)則的權(quán)重；

4）執(zhí)行模糊推理

?定義模糊集和模糊規(guī)則后，要對它們進行編碼，建立實際的專家系統(tǒng)，利用數(shù)學工具中的模糊邏輯開發(fā)工具（Matlab?Fuzzy?Logic?Toolbox）來建立系統(tǒng)；

在該工具中需首先定義每個語言變量的范圍及隸屬函數(shù)，接著輸入模糊規(guī)則以及規(guī)則的權(quán)重，然后確定每個輸入變量屬于每個合適模糊集的程度，最后得到系統(tǒng)故障的可能性；

5）評估并調(diào)試系統(tǒng)

通過建立的專家系統(tǒng)，評估模糊系統(tǒng)是否滿足指定的要求；通過輸入輸出系統(tǒng)的三維圖觀察系統(tǒng)的性能，若專家對系統(tǒng)的性能不滿意，通過調(diào)節(jié)規(guī)則執(zhí)行的權(quán)重或增加規(guī)則對專家系統(tǒng)進行調(diào)試；

（2）?分析系統(tǒng)性能

通過第二階段得到系統(tǒng)和元部件之間的故障程度三維圖，通過分析這些三維圖達到實現(xiàn)系統(tǒng)性能分析的目的；

通過預測估計系統(tǒng)故障的可能性和分析系統(tǒng)性能，證明具有模糊多態(tài)特性的可靠性模型的使用方法是可行的。