[發明專利]一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法

有效

• 申請號: 201110180202.5
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102243674A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 石君友;王璐;侯文魁;王風武
• 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: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

1.一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法，其特征在于：具體包括以下幾個步驟：

步驟一、構建系統的結構層次信息：

將待診斷的工程系統按照自頂向下、連續性、長度不限和信息唯一性原則，確定系統的實際結構層次劃分，構建系統結構層次信息UM；

步驟二、梳理故障：

擴展故障定義為包括結構層次信息的故障擴展描述形式，擴展故障的元組模型為：

F＝(UM?FM)

式中，F為擴展故障，UM是該擴展故障所屬的結構層次信息，FM是該擴展故障的故障模式信息；在擴展故障定義的基礎上，梳理出系統各結構層次上的故障并將其轉換為擴展故障表達形式：F＝UM//FM_name，name是故障模式名稱；

步驟三、梳理測試：

擴展測試定義為包括結構信息的測試擴展描述形式，擴展測試的元組模型如下：

T＝(UM?TM)

式中，T為擴展測試，UM是測試所屬結構層次信息，TM是測試功能信息；

在擴展測試定義的基礎上，梳理出系統各結構層次上的功能測試并將其轉換為擴展測試表達形式：T＝UM//TM_name′，name′是測試功能名稱；

步驟四、建立初始相關性矩陣：

根據擴展故障和擴展測試，采用建模方法，并且要求同一結構層次下的所有擴展故障和同一層次下的所有擴展測試依次順序書寫，得到初始相關性矩陣D_m×n，表達式如下：

Dm×n=MTTF1d11d12...d1nMTTF2d21d22...d2n...............MTTFmdm1dm2...dmn]]>

其中，第i行行向量為：

F_i＝[MTTF_i?d_i1?d_i2...d_ij...d_in]

MTTF_i表示第i個擴展故障F_i的平均故障間隔時間；第i個擴展故障F_i在各擴展測試上的反應信息是d_i1?d_i2...d_in，它表明了擴展故障F_i與各個擴展測試T_j(j＝1，2，…，n)的相關性，d_i＝(d_i1?d_i2...d_ij...d_in)表示擴展故障F_i的相關性值，其中d_ij表示第i行擴展故障和第j個擴展測試的相關性值；

步驟五、判斷各結構層次中擴展故障與擴展測試的關聯性：

結構層次為UM_x的擴展故障與結構層次為UM_y的擴展測試的關聯性定義為結構層次UM_x上的擴展故障和結構層次UM_y上的擴展測試是否具有通信關系的描述，該通信關系的表示形式為若表示結構層次UM_x上的擴展故障與結構層次UM_y上的擴展測試相關聯；若表示結構層次為UM_x的擴展故障與結構層次為UM_y的擴展測試不關聯；

步驟5.1系統所有結構層次信息構成的結構層次信息集合為UM_K，UM_K＝{UM₁，UM₂，...，UM_k}，其中k為結構層次信息的總個數；

步驟5.2建立空集合D′用于存儲結構層次為UM_x的所有擴展故障與結構層次為UM_y的所有擴展測試的關聯性；

步驟5.3在結構層次信息集合{UM_K}中選擇第一個結構層次信息UM_x，UM_x∈UM_K；

步驟5.4確定結構層次信息為UM_x的所有擴展故障，存入集合F_A中；

步驟5.4.1提取初始相關性矩陣的第一行擴展故障作為當前擴展故障；

步驟5.4.2當前擴展故障的結構層次信息UM_f；如果結構層次信息UM_f等于結構層次信息UM_x，則把當前擴展故障存入集合F_A；否則，執行步驟5.4.3；

步驟5.4.3若初始相關性矩陣中還有未遍歷的擴展故障行，則選擇下一行擴展故障作為當前擴展故障，返回步驟5.4.2；

步驟5.5將集合F_A中各擴展故障行相關性值d_i按列作或運算，建立1×n的子相關性矩陣F_A′，

F_A′＝[(d₁₁||d₂₁||...||d_i1)(d₁₂||d₂₂||...||d_i2)...(d_1j||d_2j||...||d_ij)...(d_1n||d_2n||...||d_in)]；

步驟5.6在結構層次信息集合{UM_K/UM_x}中選擇第一個結構層次信息UM_y，UM_y∈{UM_K/UM_x}；

步驟5.7將子相關性矩陣F_A′中結構層次信息為UM_y的所有擴展測試存入集合T_A中；

步驟5.7.1提取子相關性矩陣F_A′的第一列擴展測試，作為當前擴展測試；

步驟5.7.2當前擴展測試的結構層次信息為UM_t；若結構層次信息UM_t等于結構層次信息UM_y，則把當前擴展測試存入集合T_A；否則，執行步驟5.7.3；

步驟5.7.3若子相關性矩陣F_A′中還有未遍歷的擴展測試列，則選擇下一列擴展測試作為當前擴展測試，并返回步驟5.7.2；

步驟5.8將集合T_A中各測試列值d_1j作或運算，記為并將其存入集合D′中；

步驟5.9在結構層次信息集合{UM_K/UM_x}中選取下一個結構層次信息UM_y+1，UM_y+1∈{UM_K/UM_i}，令UM_y＝UM_y+1，返回步驟5.7，直至遍歷完集合{UM_K/UM_i}中的所有元素；否則，執行步驟5.10；

步驟5.10在結構層次信息集合UM_K中選取下一個結構層次信息U_M+1，U_M+1∈UM_K，令UM_x＝UM_x+1，返回步驟5.4，直至遍歷完結構層次信息集合UM_K中的所有元素，得到存有結構層次UM_x上的擴展故障和結構層次UM_y上的擴展測試的通信關系的集合D′；

步驟六、建立改進相關性矩陣：

根據各結構層次的擴展故障與擴展測試的關聯性，改進初始相關性矩陣，建立改進相關性矩陣，具體步驟如下：

步驟6.1從初始相關性矩陣D_m×n中，選擇第一行擴展故障作為當前擴展故障F_l；

步驟6.2當前擴展故障F_l的平均故障間隔時間MTTF保持不變，存入改進相關性矩陣；

步驟6.3提取當前擴展故障F_l的結構層次信息UM_l；

步驟6.4提取當前擴展故障F_l的第一列擴展測試作為當前擴展測試T_s；

步驟6.5提取當前擴展測試T_s的結構層次信息UM_s；

步驟6.6當前擴展故障F_l與當前擴展測試T_s的相關性值d_ij改進為d′_ij：步驟6.6.1如果UM_l＝UM_s，則d_ij′＝d_ij，將d′_ij存入改進相關性矩陣；否則執行步驟6.6.2；

步驟6.6.2遍歷集合D′，找到通信關系的值；

步驟6.6.3如果則d_ij′＝d_ij，將d′_ij存入改進相關性矩陣，否則，d_ij′＝×，將d′_ij存入改進相關性矩陣；

步驟6.7若當前擴展故障F_l中還有未遍歷的擴展測試列，則選擇下一列擴展測試作為當前擴展測試T_s，返回步驟6.5；

步驟6.8若初始相關性矩陣中，還有未遍歷的擴展故障行，則選擇下一行擴展故障作為當前擴展故障F_l，返回步驟6.2，直至遍歷完初始相關性矩陣的全部行和列，得到{0，1，×}三值的改進相關性矩陣D′_m×n：

Dm×n′=MTTF1d11′d12′...d1n′MTTF2d21′d22′...d2n′...............MTTFmdm1′dm2′...dmn′]]>

其中：