[發明專利]基于邊值多值決策圖的多狀態系統可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201910541824.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110262915B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 任羿;呂星;李志峰;楊德真;馮強;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00;G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于邊值多值決策圖模型的多狀態系統可靠性評估方法。該方法不需要由多值決策圖縮減可直接構造邊值多值決策圖模型，能夠有效簡化建模過程和降低計算時間成本，適用于系統節點多、狀態多的復雜多狀態系統可靠性評估。步驟如下：1、根據系統的多狀態性能水平，構建系統結構函數；2、基于系統結構函數，直接構造系統的邊值多值決策圖模型；3、應用簡化規則縮減模型規模，提高計算效率；4、根據建立的邊值多值決策圖模型進行多狀態系統的可靠性評估。

所屬技術領域

本發明涉及多狀態系統的可靠性評估領域。提供了一種用于多狀態系統可靠性評估的邊值多值決策圖模型(Edge-Value Multiple-Valued Decision Diagrams，EVMDDs)構造方法，該方法不需要由多值決策圖(Multiple-Valued Decision Diagrams，MDDs)轉換可直接生成EVMDDs模型。它適用于系統節點多、狀態多的復雜多狀態系統可靠性評估。

背景技術

隨著現代社會對產品可靠性要求的提高，很多系統通過增加系統單元備份來提高可靠性水平，如計算機服務器系統，通信系統，水、氣和電力分配系統。對于這樣的系統，當一個單元故障發生時，系統仍可在可接受的或者降級的狀態繼續工作，體現出多性能狀態特性。因此如何表征系統的多性能狀態特性逐漸成為可靠性理論研究的重點，表征多狀態系統的可靠性模型也層出不窮。

針對多狀態系統的可靠性評估，研究人員已經提出了多種多狀態系統的可靠性建模和評估方法。其中MDDs模型是從傳統的二元決策圖(Binary Decision Diagram，BDD)擴展而來的解決多狀態系統的有效方法，已經得到了廣泛地研究。但是，當系統狀態數量較多時，MDDs模型的規模會急劇增長。針對這種情況有學者提出了EVMDDs模型，該模型能夠降低MDDs模型的復雜度。

但是目前的EVMDDs模型都是由MDDs模型轉換而來，實際應用中仍然需要先構建MDDs模型，對于節點多、狀態多的系統構建MDDs模型的過程將特別復雜，這也限制了EVMDDs在實際工程中的應用。本發明研究一種直接構造EVMDDs的方法，不需要先構建MDDs模型直接生成EVMDDs模型，對具有節點數量多、系統狀態多的復雜多狀態系統分析更加高效。

發明內容

本發明提供了一種不需要從MDDs轉換，直接構造EVMDDs進行多狀態系統可靠性評估的方法。本發明的目的和解決的問題是：根據系統的結構函數，直接構建多狀態系統的EVMDDs模型，評估系統可靠性。該方法首先分析系統結構特征，構建系統的結構函數，并以表格形式表示。之后，根據本發明提出的直接構造EVMDDs的方法，得到多狀態系統的可靠性評估模型。構造EVMDDs的核心思想是如何計算EVMDDs邊值，系統的狀態由從根節點到終端節點的邊值之和表示。因此，使用深度優先搜索并假定初始值來獲得完整的EVMDDs。當完成一條路徑的遍歷時，邊值之和應等于系統的狀態。如果值不相等，則反向更新邊值。最后，利用本發明提出的構建方法，對于多狀態系統可靠性進行評估。

本發明提出的直接構造EVMDDs的多狀態系統可靠性評估方法包含以下四個部分：

第一部分：根據系統的多性能水平狀態，構建系統的多值結構函數。

構造多狀態系統的結構函數就是構造組件狀態與系統狀態之間的各種映射。結構函數的表示形式有表格、解析式或算法。為了顯示直觀，用表格表示多狀態系統的結構函數。下面說明結構函數的具體構建步驟：