[發明專利]一種復雜表決系統的可靠性建模與解算方法

有效

• 申請號: 201210058508.8
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102663227A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 孫宇鋒;常增柱;許健;趙廣燕
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 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

本發明涉及一種復雜表決系統的可靠性建模與解算方法，具體說，涉及一種基于可擴展網絡可靠性框圖的復雜表決系統的可靠性建模與解算的方法，屬于系統可靠性建模與仿真技術領域。

背景技術

可靠性是指產品或系統在規定條件下和規定時間內完成規定功能的能力。產品或系統可靠帶來的成功經驗，產品或系統不可靠帶來的失敗和教訓，使人們逐漸加深了對可靠性問題的認識。目前，可靠性已經成為產品或系統質量的重要指標，產品或系統的可靠性水平成為一個國家工業發展水平的重要標志，受到世界各國的高度重視。

在對產品或系統進行可靠性分析和設計時，為了預計、估算和評定其可靠性，首先就是要建立合適的系統可靠性模型，所以模型的好壞直接影響著產品或系統的可靠性分析和設計的效率和準確性，在產品或系統可靠性工程中起著非常重要的作用。

隨著社會的進步和科學技術的發展，現代工業系統正向著功能綜合化、設備多樣化、信息集成化方向發展，導致系統規模越來越大，結構越來越復雜，其在可靠性模型特征上表現為要求描述復雜關聯、結構網絡化等。但傳統的系統可靠性模型難以同時方便靈活地描述和表達復雜系統的這些特點，正因為如此，對使用更好的建模及解算方法的工程需求也就愈來愈強烈。

近年來，國外在復雜系統可靠性建模及分析領域有了長足的發展，并在國際范圍內的工程應用也日趨廣泛。反觀國內工業領域，尤其在軍工領域，一方面，隨著其產品水平不斷向國際水平邁進，對質量可靠性的要求越來越高，同時，隨著科技的迅速發展，產品功能、結構日益復雜，對復雜系統可靠性建模和解算方法的需求日益迫切；另一方面，國內復雜系統可靠性建模的技術還相對落后，相關建模工具的自主研發能力比較有限，很難解決實際可靠性工程應用中的一些問題。其中復雜系統的網絡化構造、復雜表決系統、復雜貯備系統等的可靠性建模與解算/仿真是國內可靠性建模與仿真學科發展中遇到的一些難題，影響著可靠性工程技術的發展。

本發明在國內外現有建模和仿真技術的基礎上，根據復雜表決系統結構自身的特點——每個表決模塊追本溯源總能找到他們共同的源點，給出了適用于復雜表決系統的可靠性建模與解算方法，為含復雜表決系統的產品可靠性預計、估算和評定提供了一種高效的方法；同時，為今后可靠性建模仿真工具的開發提供了資源。

發明內容

1目的

本發明的目的是提供了一種復雜表決系統的可靠性建模與解算方法，它克服了現有技術的不足，能夠準確高效的預計和估算含有復雜表決系統的產品的可靠性。

2技術方案

首先引入幾個基本定義：

定義1：表決器：判斷k/n(G)系統部件工作情況及決定整個k/n(G)系統是否工作的裝置或功能模塊。

定義2：表決模塊：即k/n(G)系統中的n個起表決作用的部件或模塊。

exRBD中的k/n(G)因其表決模塊的具體特征可分為兩類，簡單k/n(G)和復雜k/n(G)。

定義3：當表決系統中所有表決模塊的源節點和匯節點分別一致時，我們稱這種k/n(G)系統為簡單k/n(G)系統(如圖1所示)。

定義4：當表決系統中存在表決模塊的源節點或匯節點不一致時，該k/n(G)系統為復雜k/n(G)系統(如圖2所示)。

本發明一種復雜表決系統的可靠性建模與解算方法，其步驟如下：

步驟1，搜索可靠性框圖中的全部最小路集，生成全系統結構函數φ＝α+β，β為包含表決器VM的最小路集項；

步驟2，將β子圖獨立出來，并以表決器VM為節點分為兩個子圖，β＝η+θ，η稱為廣義表決結構；

步驟3，搜索η中起的S到各表決模塊的最小路集，生成各表決模塊的等效布爾結構函數λi；

步驟4，根據每個表決模塊的λi，將廣義表決結構轉換為等效簡單表決結構；

步驟5，采用表決系統結構函數法求解等效簡單表決結構，即求解廣義表決系統的結構函數η；

步驟6，用最小路集法求解VM到終點T的結構函數θ；

步驟7，分別求得β和φ，對φ進行BDD不交化求得不交化結構函數，進而求出系統可靠度R(φ)。

其中，步驟1中所述的可靠性框圖為所分析產品相應層次的可靠性框圖網絡，最小路集搜索方法為節點遍歷法，結構函數為布爾結構函數。

其中，步驟2中所述的廣義表決結構η為傳統表決結構的擴展結構，由β中起點S到表決器VM中的模塊和表決器VM構成，θ由β中表決器VM及其之后的模塊組成。