[發(fā)明專利]針對多失效模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310598576.8
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103559422B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮綦;李巖;蘇多;劉欣;李曉勛;馮暢
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空綜合技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于系統(tǒng)安全性技術(shù)研究領(lǐng)域，涉及一種利用集合理論針對多失效模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。

背景技術(shù)

隨著航空武器裝備研制水平提高，現(xiàn)代航空裝備系統(tǒng)具有兩個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)特點(diǎn)是系統(tǒng)與飛機(jī)的多個(gè)功能相關(guān)或?qū)Χ鄠€(gè)功能有影響，另一個(gè)特點(diǎn)是系統(tǒng)的狀態(tài)復(fù)雜，不能通過試驗(yàn)獨(dú)立證明其安全性，并且在沒有分析工具的幫助下難于理解其邏輯性，因此復(fù)雜系統(tǒng)安全性分析成為目前研究難點(diǎn)。

國外相關(guān)系統(tǒng)安全性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了具體定義，同時(shí)要求考慮多重失效對系統(tǒng)安全性的影響。ARP 4754及ARP 4761將復(fù)雜系統(tǒng)定義為：系統(tǒng)或者產(chǎn)品的一種使其運(yùn)行難于理解的屬性，系統(tǒng)的這種屬性的增高通常是由復(fù)雜的部件、多重相互關(guān)系等因素導(dǎo)致。ARP 4761中通過共模分析(CMA,Common Mode Failure)校驗(yàn)故障樹分析中“與門”事件的獨(dú)立性，F(xiàn)AR25.1309要求通過分析手段來驗(yàn)證飛機(jī)系統(tǒng)安全性定量要求(包括災(zāi)難的、危險(xiǎn)的、主要的和次要的)，其中包括對多重失效的分析與評估。

因此，對復(fù)雜系統(tǒng)而言，由于影響系統(tǒng)安全性的多個(gè)失效狀態(tài)之間具有相關(guān)性，“相關(guān)”是其失效的普遍特征，忽略系統(tǒng)失效的相關(guān)性，簡單地在系統(tǒng)各部分失效狀態(tài)相互獨(dú)立的假設(shè)下進(jìn)行系統(tǒng)安全性分析與評估，常常會導(dǎo)致過大的誤差。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范明確要求在飛機(jī)系統(tǒng)安全性評估過程中對共因失效進(jìn)行定性和定量分析，并且要驗(yàn)證失效狀態(tài)之間的獨(dú)立性，綜上所述，如何針對多失效模式關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，進(jìn)行安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是目前研究難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出針對多失效模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，該方法突破傳統(tǒng)的系統(tǒng)安全性評估中失效模式獨(dú)立性假設(shè)，考慮的復(fù)雜系統(tǒng)失效模式的相關(guān)性和時(shí)變性，構(gòu)建多模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)安全性分析模型，并進(jìn)行定量的安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，解決傳統(tǒng)失效模式獨(dú)立的假設(shè)下系統(tǒng)安全性分析與評估中誤差過大難題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，

步驟一：識別影響模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)安全性的關(guān)聯(lián)失效模式，

步驟二：定義模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，

假設(shè)模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)存在m個(gè)失效模式，則對應(yīng)m個(gè)時(shí)變極限狀態(tài)函數(shù)，第i個(gè)時(shí)變極限狀態(tài)函數(shù)定義為：i＝1,2,…,m，t∈[0,T]。其中和D_i(.)為第i個(gè)極限狀態(tài)函數(shù)的廣義強(qiáng)度和廣義應(yīng)力，ω表示樣本空間；

步驟三：定義步驟二中隨機(jī)向量X(t,ω)隨機(jī)特性，包括分布類型、均值和標(biāo)準(zhǔn)差；

步驟四：確定安全性概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型中的失效域和安全域；

根據(jù)步驟二定義的時(shí)變極限狀態(tài)函數(shù)，當(dāng)表示安全域，表示極限狀態(tài)，G(t,X(t,ω))＜0表示失效域；

步驟五：定義單一失效事件集合和危險(xiǎn)概率；

使用期，模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)單個(gè)失效表示為：

累積失效概率為在時(shí)刻t_i的瞬時(shí)失效概率定義為p_f,i(t_i)＝P{G(t_i,X(t_i,ω))≤0}，其中，P(.)表示概率函數(shù)，下標(biāo)f表示失效；

步驟六：連續(xù)時(shí)間離散化；

將連續(xù)的時(shí)間區(qū)間[0,T]離散化，設(shè)時(shí)間步長為h，則離散的時(shí)間區(qū)間數(shù)量為L＝T/h，第l個(gè)時(shí)間步為t_l＝l×h，其中l(wèi)＝0,1,…,L,T為系統(tǒng)使用周期。

步驟七：定義第i個(gè)失效模式對應(yīng)的失效域；

設(shè)模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)第i個(gè)時(shí)變極限狀態(tài)函數(shù)為G_i(t,X(t,ω))，則系統(tǒng)在t_l時(shí)刻的第i個(gè)失效模式對應(yīng)的失效域定義為E_l,i＝{x∈X,G_i(t_l,x(t_l,ω))≤0}；

步驟八：建立單個(gè)并聯(lián)子系統(tǒng)對應(yīng)的瞬時(shí)失效域；

假設(shè)系統(tǒng)由并聯(lián)和串聯(lián)子系統(tǒng)構(gòu)成，則由N_j個(gè)零部件組成的第j個(gè)并聯(lián)子系統(tǒng)在t_l時(shí)刻的瞬時(shí)失效域?yàn)椋?/p>

步驟九：建立單個(gè)串聯(lián)子系統(tǒng)對應(yīng)的瞬時(shí)失效域；

同理步驟八，由S_j個(gè)零部件組成的第j個(gè)串聯(lián)子系統(tǒng)在t_l時(shí)刻的瞬時(shí)失效域?yàn)?/p>

步驟十：建立若干個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)失效模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)瞬時(shí)失效域

根據(jù)模式關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的構(gòu)成方式，采取以下兩種方法之一：

1）建立若干個(gè)并聯(lián)子系統(tǒng)以串聯(lián)的形式構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)瞬時(shí)失效域；