[發明專利]基于多狀態多值決策圖的航空發動機可靠性分析方法

有效

• 申請號: 201910494022.0
• 申請日: 2019-06-08
• 公開（公告）號: CN110210150B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 方敏;趙宇佳;吳忠澤;李曉;吳錦橋
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/20;G06Q10/00;G06Q10/06;G06Q50/30;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明公開了一種基于多狀態多值決策圖的航空發動機可靠性分析方法，主要解決現有技術對多狀態系統建模出現狀態空間過大的問題。其實現方案是：1)建立底事件的多狀態多值決策圖模型；2)對動態門的底事件進行排序；3)建立靜態門與動態門的多狀態多值決策圖模型；4)按照事件狀態數目對底事件以非降序排序；5)調整4)底事件的順序；6)根據5)的底事件順序建立航空發動機轉子系統的多狀態多值決策圖模型。本發明考慮底事件的狀態數目對多狀態多值決策圖大小的影響，通過對底事件進行排序得到優化的底事件順序，縮小了多狀態多值決策圖的大小，降低了系統可靠性分析模型中狀態空間的規模，可用于對航空發動機轉子系統進行可靠性分析。

技術領域

本發明屬于航空技術領域，特別涉及一種航空發動機建模方法，可用于對航空發動機轉子系統進行可靠性分析。

背景技術

以往對可靠性的研究中大多是基于二元狀態系統展開的，系統及其組成元件均被認為只有“正常”和“故障”兩種狀態。因此，對二元狀態系統進行建模和分析的理論和工具已經非常成熟，包括故障樹，可靠性框圖和二元決策圖BDD等方法。然而，在實際中，大多數系統都是相對復雜的多狀態系統，因此，對多狀態系統的可靠性建模及分析，已經逐漸成為目前國內外研究的熱點。Hudson J C,Kapur K C在1983年最先提出了用于多狀態系統的多狀態元件的可靠性分析方法，并對多狀態系統進行了語義定義。

多狀態系統的特征在于系統及其組成元件包含從“完全正常”到“完全故障”之間的多種狀態和性能水平。可以模擬復雜的行為，例如共享負載，性能下降，不完全覆蓋，冗余備份和有限容量。多狀態系統有許多實際的應用，包括電力系統，機械系統，通信和傳輸網絡，計算機系統，傳感器網絡和邏輯電路等。

Yuchang Mo在2014年提出了一種基于動態故障樹DFT的多值決策圖MDD的分析方法，通過使用多只變量對動態門進行編碼，生成多值決策圖MDD模型來模擬系統的故障行為，但是該方法只能解決二狀態系統的動態故障樹的模型，不能用于多狀態系統的研究中。Y Ren,C Zeng等在2019年提出了一種基于多值決策圖MDD的多狀態GO模型的新算法，用于對復雜系統可靠性進行定性和定量分析，但是該方法并不能直觀表現多狀態系統的結構。

ALisnianski,D Elmakias等在2012年提出了一種多狀態馬爾可夫模型MSMM，用于分析發電機組的多狀態可靠性，但是這樣方法比較復雜，計算量大，存在狀態空間爆炸的問題。

Liudong Xing等在2009年提出了一種新的基于決策圖的多狀態分析方法，稱為多狀態多值決策圖MMDD，用于分析具有多態元件的多狀態系統。并將多狀態多值決策圖MMDD方法與現有的基于二元決策圖BDD的方法進行比較，證明多狀態多值決策圖MMDD方法與二元決策圖BDD方法相比，可以提供更少的計算復雜度和更簡單的模型評估算法。ShresthaA,Xing L等在2010年提出了一種基于排序啟發式的多狀態多值決策圖MMDD模型，該模型在原來多狀態多值決策圖MMDD模型的基礎上，對多狀態多值決策圖MMDD模型進行了約簡。LiX Y,Huang H Z等在2018年基于多狀態多值決策圖MMDD模型對不可修復的多狀態系統的可靠性進行評估，但是這種方法并不適用于可修復的系統。

在國內也有很多學者對多狀態系統的可靠性建模進行了研究和創新。王斌等基于多值決策圖MDD對動態故障樹DFT進行了分析，但是并未建立多狀態下的系統模型。李淑梅等基于模塊分解的多態故障樹進行了可靠性分析方法的研究，王寧等基于多狀態故障樹建立了多狀態多值決策圖MMDD模型，并將多態故障樹進行模塊化分解后分別建立系統在每個狀態下的多狀態多值決策圖MMDD模型。但是這些方法均只能解決只包含與或門的靜態故障樹模型，并不適用于包含動態邏輯關系的多狀態系統。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種基于多狀態多值決策圖的航空發動機可靠性分析方法，以在多狀態多值決策圖MMDD中增加多狀態動態門的語義，縮小多狀態多值決策圖MMDD的大小，降低系統可靠性分析模型中狀態空間的規模。