[發明專利]一種基于著色隨機Petri網的復雜機構動態級聯可靠性建模方法

有效

• 申請號: 201410219038.8
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104298843B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 魯岳;張建國;闞琳潔;王丕東
• 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

1.一種基于著色隨機Petri網的復雜機構動態級聯可靠性建模方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一，根據系統的結構、功能、運行剖面將系統自上而下劃分層次；對于系統的上層采用功能層次劃分，下層則采用結構層次劃分；

步驟二，運用FMEA即故障模式影響分析方法，分析系統各層次故障模式及其故障影響，給出相關聯故障間的邏輯關系，并確定影響功能的故障判據，明晰系統故障的層次性和傳播性；

步驟三，根據故障和功能邏輯關系建立各層次的CSPN可靠性子模型；各層次CSPN可靠性模型的建立遵循自上而下的原則；

步驟四，利用變遷替換，根據系統功能的拓撲結構和邏輯關系，將各層次的CSPN模型有機連接，構建系統整體的可靠性模型；

步驟五，結合實際參數、統計數據和物理機理確定各層次上的顏色函數、節點函數、弧表達函數、守衛函數，并利用蒙特卡洛仿真對系統可靠性進行分析評價；

其中，步驟四中所述的利用變遷替換采取先分層后組合的方法，構建系統整體的可靠性模型，其具體實現過程如下：變遷替換、子/父頁的定義如下：PN＝(P,T,F)，為一個有向網，對于用一個三元組PN_ω＝(P_ω,T_ω,F_ω)替換t和F_t，即E_t(t,F_t)＝(P_ω,T_ω,F_ω)，使得(P_ω∪^·t^·,T_ω,F_ω)構成一個網，則稱變遷t為替換變遷，E_t為對網PN的一個變遷替換；若E_t發生，則稱PN＝(P,T,F)為父頁，PN_ω＝(P_ω,T_ω,F_ω)為子頁；其中，F_t:F_x＝{(x,y)∈F}∪{(y,x)∈F}為x關聯弧集，^·t^·:^·x^·＝^·x∪x^·為x的外延。

2.根據權利要求1所述的一種基于著色隨機Petri網的復雜機構動態級聯可靠性建模方法，其特征在于：步驟二中所述的“運用FMEA即故障模式影響分析方法，分析系統各層次故障模式及其故障影響，給出相關聯故障間的邏輯關系”，其具體實現過程如下：根據步驟一給出的系統層次，參照GJB1391-2006進行系統FMEA分析；FMEA分析在國軍標的基礎上進行了變形，重點突出了FMEA分析的層次性以及與建模相關的故障模式和故障影響分析，增加了失效類型欄；變形后的FMEA表如下表1所示，通過此表FEMA得到同一層次故障間的相互影響，低層次故障對高層次的影響，以及底層故障的失效類型

表1 改進FMEA表

3.根據權利要求1所述的一種基于著色隨機Petri網的復雜機構動態級聯可靠性建模方法，其特征在于：步驟三中所述的“根據故障和功能邏輯關系建立各層次的CSPN可靠性子模型”，其具體實現過程如下：利用步驟二中分析得到的故障和功能邏輯關系，對每一層次建立CSPN子網模型，對于多故障模式部件利用現有著色Petri網規則處理，對于失效類型為任意隨機分布及退化型失效則利用改進隨機Petri網處理，針對受下一層次影響的故障，則利用等效變遷替換處理。