[發明專利]具有模糊多態特性的可靠性模型的建立及其使用方法

無效

• 申請號: 201010591446.8
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102024084A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 孔雷星;任羿;曾聲奎;孫博;郭健彬;馮強;馬紀明
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明針對工程實際中特定的模糊多態問題，提供了一種可描述和可求解該問題的可靠性分析方法，它屬于系統可靠性分析領域中的一種方法，解決了一類復雜系統問題的可靠性模型表達及其使用方法。

背景技術

系統可靠性分析技術是系統可靠性工程的關鍵，也是轉變設計觀念、進行系統效能與壽命周期費用優化權衡所必須掌握的技術內容。而系統可靠性模型求解是可靠性分析技術的組成部分，是一種基于可靠性模型利用解析或仿真的手段求算可靠性參數指標的過程。通過可靠性模型求解可以得到系統相關的可靠性指標，為設計人員提供可靠性分析數據，然后根據系統的功能和要求對系統進行評價，為盡早發現系統的設計缺陷和優化設計方法提供一種有效手段。系統可靠性模型求解作為可靠性分析方法的關鍵環節之一，如何提高求解效率以及易于工程應用受到可靠性分析設計人員的重視。

在現有的可靠性模型求解方法中，通常假設元部件和系統只有正常和故障兩種狀態，且基礎數據是確定和充分的。而事實上，在工程實際中這種理想狀態是很少存在的，很多研究人員也意識到此問題，提出了很多的解決方法，比如Dong?Yuhua(2005)提出把模糊理論和專家誘導結合估計故障樹底事件的概率，ZhuqiMiao(2009)利用直觀模糊集計算元部件故障間隔時間。另有一些專家從多態角度出發，Alan?P.Wood在1985年拓展了常見的可靠性框圖，將串聯、并聯及表決等概念引入到多態系統中，并提出用多狀態可靠性框圖對多狀態系統進行建模，然后用最小上限集合求解。Xue將離散函數理論應用于多態系統分析，給出了一般的多態故障樹建模方法，但僅給出了多態單調關聯故障樹最大下相關向量的求解算法以及兩種頂事件概率計算方法，而且求解異常困難。以上這些方法只是分別從模糊和多態兩個角度出發提出解決方法，并且都處于理論階段，很難應用于工程中。針對以上的問題，本發明提出一種能同時解決模糊和多態的方法，且求解方法面向工程應用，有推廣應用的價值。

發明內容

本發明的目的是提供具有模糊多態特性的可靠性模型的建立及其使用方法，得到系統故障的可能性，且用圖形化的方法反映元部件和系統之間的故障程度關系，同時提高求解效率、適合工程應用。

本發明是具有模糊多態特性的可靠性模型的建立及其使用方法，該方法首先根據模糊多態的特性對系統進行數學描述，即可靠性模型的建立；然后通過構建模糊專家系統求出系統故障的可能性；最后根據規則三維圖分析系統的性能。該方法通過圖形化的方式給設計人員直觀的展現了元部件和系統故障程度之間的關系，同時極大地提高了求解效率，并有效解決了在缺乏足夠數據及多狀態情況下的可靠性表達和求解問題，更適合運用于工程實際中。(一)本發明一種具有模糊多態特性的可靠性模型的建立方法，該方法依次按照下述三個階段進行，如圖1所示。

1)提出假設：

建立模糊多態系統的可靠性模型需要對該系統進行一定的假設，具體的假設包括以下4點：

①假設元部件總共有k種狀態，在任何給定的時間內只處于一種狀態i，1≤i≤k。狀態1代表完全正常工作狀態，狀態k表示完全失效狀態，其他中間狀態則介于完全正常工作狀態和完全失效狀態之間；

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并不影響其他元部件；

③元部件屬于相應狀態模糊集的程度是由領域專家給出；

④每個元部件的各狀態之間是相互獨立的。

2)定義狀態變量

假設系統S有n個元部件且有m種狀態，記S_l為系統處于狀態l的狀態變量，l＝1，2，...，m。x_ij表示元部件i在狀態j的狀態變量，i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，k_i.Φ^l(X)則表示系統處于狀態l的結構函數，X＝(x₁，x₂，...，x_n)為元部件狀態向量。由于元部件和系統處于何種狀態是模糊的，因此x_ij和Φ^l(X)的定義如下：