[發(fā)明專利]一種系統(tǒng)彈性極限指標(biāo)測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711083732.1
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107797909B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李大慶;劉一萌;李瑞瑩;康銳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34;H04L12/26
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發(fā)明提供一種系統(tǒng)彈性極限指標(biāo)測量方法，其步驟如下：一、確定測評對象和監(jiān)控性能指標(biāo)；二、確定擾動類型、作用時間長度和作用強度范圍；三、作用強度為極大值和極小值的擾動，確定彈性極限是否存在；四、施加不同水平擾動，采用二分搜索法，通過恢復(fù)時間外推彈性極限，得到彈性極限大?。贿M而確定測試間隔，生成系統(tǒng)恢復(fù)時間隨擾動變化關(guān)系；通過以上步驟，本發(fā)明能夠?qū)ο到y(tǒng)的固有彈性極限進行測量，解決目前彈性測評依賴于擾動大小和類型，而不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)固有所能承受的不可恢復(fù)臨界擾動強度的問題；本發(fā)明有利于系統(tǒng)的設(shè)計者和使用者了解系統(tǒng)的使用極限，明確使用需求，便于系統(tǒng)順利運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種系統(tǒng)彈性極限指標(biāo)測量方法，它涉及一種系統(tǒng)彈性極限的定義的測量方法，屬于可靠性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工程技術(shù)的不斷進步，系統(tǒng)可靠性水平日益提高，冗余、容錯、重組等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得系統(tǒng)在遭受到外部擾動或發(fā)生內(nèi)部故障時，可以在一定程度上通過自修復(fù)回復(fù)或接近原有功能和性能水平。這種現(xiàn)象實際就是系統(tǒng)的“彈性”，反映了系統(tǒng)承受擾動以及擾動后恢復(fù)的能力，已經(jīng)逐漸成為系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)者關(guān)心的重要指標(biāo)。

對于彈性的研究，最初用于衡量系統(tǒng)可持續(xù)性，吸收變化和擾動并維持種群關(guān)系的能力。而后這一概念逐步擴展到工程系統(tǒng)、心理學(xué)、組織管理等領(lǐng)域，廣泛用于評價個體、集體或者系統(tǒng)承受擾動以及擾動后的恢復(fù)能力。對于“彈性”的定義目前并沒有形成統(tǒng)一，但是大都是關(guān)注于系統(tǒng)抵抗/吸收擾動的能力以及從擾動中恢復(fù)的能力。這種擾動包含來自系統(tǒng)外部的干擾和來自系統(tǒng)內(nèi)部的故障。系統(tǒng)受到擾動后，會因不同系統(tǒng)對擾動的抵抗、吸收、適應(yīng)能力的不同，產(chǎn)生不同程度的性能降級；之后由于系統(tǒng)不同程度的恢復(fù)能力，逐漸回到原始狀態(tài)或者新的穩(wěn)定狀態(tài)并呈現(xiàn)不同恢復(fù)速率，或由于系統(tǒng)的恢復(fù)能力有限或者所受擾動過高而產(chǎn)生系統(tǒng)無法正常彈性恢復(fù)的問題。這也就是系統(tǒng)受擾動后的彈性行為。

與彈性的定義一樣，目前還沒有形成一致的彈性度量參數(shù)。以往系統(tǒng)的彈性參數(shù)主要圍繞系統(tǒng)性能降級程度與恢復(fù)能力展開，對于彈性的測評依賴于擾動進行測量，主要關(guān)心的是系統(tǒng)受擾動后的性能降級與恢復(fù)過程和正常情況下系統(tǒng)的性能水平的對比。目前彈性度量參數(shù)根據(jù)不同的參數(shù)形式通?？梢钥偨Y(jié)為確定型參數(shù)與概率型參數(shù)兩類。

彈性確定型參數(shù)是對給定事件的描述，適用于系統(tǒng)受擾動后對彈性進行事后的評估。2003年，地震工程研究多學(xué)科中心(即MCEER研究組)提出了“彈性損失”指標(biāo)，定義了一個歸一化的系統(tǒng)性能曲線并用性能損失曲線的積分表達系統(tǒng)彈性損失。之后美國D.A.Reed在此基礎(chǔ)上提出將系統(tǒng)受擾動后性能函數(shù)下的面積所占系統(tǒng)未受擾動時性能函數(shù)下全部面積的比例作為系統(tǒng)彈性，可稱之為“基于恢復(fù)時間內(nèi)性能積分的系統(tǒng)彈性參數(shù)”；考慮到不同系統(tǒng)的恢復(fù)時間不同，美國C.W.Zobel為了減少對性能指標(biāo)實時監(jiān)測的依賴以便對系統(tǒng)彈性進行預(yù)測，提出了基于幾何關(guān)系的簡化算法，采用一個長時間區(qū)間T*，通過幾何面積算法對一次擾動時間進行彈性計算，可稱之為“基于幾何關(guān)系的系統(tǒng)彈性參數(shù)”；類似的，中國Ouyang Min等也考慮到時間尺度的一致性問題對MCEER研究組提出的彈性參數(shù)進行了改進，其將度量的時間區(qū)間從擾動發(fā)生到性能恢復(fù)擴展到從0到T這樣一個較長的時間范圍，可稱之為“基于0-T時間內(nèi)性能積分的系統(tǒng)彈性參數(shù)”。

彈性概率型參數(shù)在確定型參數(shù)的基礎(chǔ)上，考慮由于系統(tǒng)所受擾動、性能降級、性能恢復(fù)時間都屬于隨機事件，系統(tǒng)彈性本身應(yīng)具有概率分布，因此提出概率型系統(tǒng)彈性參數(shù)。MCEER研究組提到可以根據(jù)系統(tǒng)性能降級和恢復(fù)時間兩個參數(shù)是否滿足對應(yīng)的閾值來對彈性進行評估，美國Chang進一步給出了參數(shù)表達，將彈性定義為系統(tǒng)受擾動后性能損失和恢復(fù)時間均不超過給定的最大性能損耗和恢復(fù)時間的概率。這一測度為目前應(yīng)用最為廣泛的彈性概率測度。