[發明專利]一種基于行為規則引導仿真的故障場景自動推理方法

有效

• 申請號: 201811384643.5
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109542938B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 陳穎;楊松;門偉陽;康銳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F16/2455
• 分類號: G06F16/2455;G06F16/22
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種基于行為規則引導仿真的故障場景自動推理方法，其包括以下步驟：S1：根據專家系統相關知識，建立故障行為規則，建立故障行為規則包括建立規則庫、建立事實庫以及建立推理引擎；S2：選擇廣度優先搜索遍歷算法、遍歷故障機理和A*算法優化部件層的推理；S3：通過建立的推理算法自動推理系統的故障場景；S4：利用蒙特卡羅的方法求解故障場景概率和。本發明在系統進行故障場景自動推理的過程中，故障行為規則會引導系統優先產生分析人員感興趣的故障場景，進而在一定程度上解決了生成故障場景時的分枝爆炸問題。

技術領域

本發明提供一種基于行為規則引導仿真的故障場景自動推理方法，屬于產品可靠性建模領域。

背景技術

系統的復雜性增加了可靠性設計與分析的難度，也造成了可靠性預測不準確的問題。目前主要的解決方法是將復雜系統劃分為若干單元，通過摸清組成單元的故障規律，充分認識組成單元之間、系統與單元之間的故障關系，來控制故障的發生、發展。

系統的故障場景一般需要通過層層推理得出，這就要求對系統進行建模，因此，要實現系統故障場景的自動推理，就需要采用自動化的建模方法。所謂的故障場景自動推理是基于某種人工建模方法，利用計算機程序代替其中的人為操作，將原先人為建模變成計算機建模，從而實現向計算機輸入一些研究對象的信息后，程序自動輸出系統模型。

在可靠性建模領域提出的故障場景自動推理方法十分有限。運用概率模糊C均值聚類算法結合動態事件樹分析產生的故障場景，開啟了自動推理故障場景的先河，但是該方法本身不產生故障場景，只是將動態事件樹或者蒙特卡羅仿真的場景進行聚類，由于動態事件樹在產生場景時存在分支爆炸問題，因此C均值聚類算法所能處理的系統規模十分有限；利用SimPRA引導仿真方法可以自動生成系統風險場景，但是該方法在處理復雜系統時也容易出現分支爆炸或精度不高的問題。此外兩種方法均沒有考慮故障之間的相關性。

通過對現有技術進行檢索和查新，國內外尚沒有學者從故障機理相關關系的角度，提出一種基于行為規則引導仿真的故障場景自動推理方法。

發明內容

本發明為了解決上述提到的現有技術的不足，提供一種基于行為規則引導仿真的故障場景自動推理方法。

具體地，本發明提供一種基于行為規則引導仿真的故障場景自動推理方法，其包括以下步驟：

S1：根據專家系統相關知識，建立故障行為規則，所述建立故障行為規則包括建立規則庫、建立事實庫以及建立推理引擎；

S2：選擇廣度優先搜索遍歷算法遍歷故障機理和A*優化算法部件層的推理作為推理算法；

S3：通過步驟S2建立的推理算法自動推理系統的故障場景；

S4：利用蒙特卡羅的方法求解故障場景概率和。

優選地，步驟S1中根據專家系統相關知識，規則庫的建立具體包括：

①建立故障機理層的規則庫：依據各種機理的作用效果，匹配五種機理相關性，判別各機理之間存在的相關關系，其中所述五種機理包括競爭機理、觸發機理、促進機理、抑制機理和累積機理；；

②建立部件層的規則庫：部件層的規則包括單元之間的功能邏輯關系規則，邏輯關系規則包括串聯關系、并聯關系以及旁聯關系。

優選地，步驟S1中根據專家系統相關知識，事實庫的建立具體包括：

a.故障機理層的事實庫：

采用故障模式、機理與影響分析方法，分析得出各部件的故障機理信息以及外部可能會發生的事件作為故障機理層的事實庫；

b.部件層的事實庫：

按照功能及邏輯關系分為多個子系統，先分析每個子系統內部的連接關系，再分析各個子系統之間的連接關系，建立部件層的事實庫。