[發(fā)明專利]單事件條件約束門模型及仿真方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910880792.9
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110489932A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙廣燕;孫宇峰;胡薇薇;軒杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 11388 北京市中聞律師事務(wù)所
• 代理人: 馮夢洪<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種單事件條件約束門模型，其能夠針對系統(tǒng)中存在條件約束觸改故障邏輯的特點，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，無論對于改進系統(tǒng)的設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性水平，減輕安全問題發(fā)生，減少經(jīng)濟損失，都具有極為重要的意義。其包括：輸入事件(A)，是指一個事件；輸出事件也是指一個事件；第一條件約束，是一種設(shè)定的約束條件；第二條件約束，是另一種設(shè)定的約束條件；事件條件約束門的邏輯關(guān)系為：中間的邏輯門是指輸入事件(A)在第一條件約束、第二條件約束范圍內(nèi)發(fā)生，均會導(dǎo)致輸出事件發(fā)生。還有仿真方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及系統(tǒng)可靠性建模及仿真的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單事件條件約束門模型，以及針對該模型解算的仿真方法。

背景技術(shù)

隨著科技水平的高速發(fā)展，系統(tǒng)的功能和組成越發(fā)龐大復(fù)雜，系統(tǒng)的工作環(huán)境也越發(fā)嚴酷。很多系統(tǒng)在運行過程中一旦發(fā)生故障將會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失甚至具有嚴重的安全隱患，這使得系統(tǒng)在工作過程需要非常可靠。

具體地，對于某核電系統(tǒng)來說，該系統(tǒng)具有較強的輻射性、組成單元眾多，故障邏輯也較為復(fù)雜。該核電系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比，不僅在組成和規(guī)模上較為特殊，還主要體現(xiàn)在系統(tǒng)中存在條件約束觸改故障邏輯的特點。

故障樹分析方法是工程應(yīng)用中適用性最強的可靠性建模分析方法。

FTA(Fault Tree Analysis，故障樹)模型根據(jù)系統(tǒng)由上至下的結(jié)構(gòu)功能對應(yīng)關(guān)系，用與、或、非等邏輯門來表示單元與單元、單元與系統(tǒng)之間的故障因果邏輯關(guān)系。對于組成單元較少、單調(diào)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的可靠性分析，都很容易建立其故障樹模型，進而進行定性、定量分析，但對于單元數(shù)量較多，單元間耦合關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)，F(xiàn)TA模型普遍存在問題是：無法準確描述系統(tǒng)的可靠性邏輯關(guān)系，即無法建立系統(tǒng)的FTA模型。

故障樹中常用的圖形符號有：

·頂事件(top events)：人們不希望發(fā)生的，但可以預(yù)見的對系統(tǒng)性能、經(jīng)濟性、可靠性和安全有顯著影響的故障事件；

·基本事件(basic events)：相當于系統(tǒng)中基本故障事件，一般指元器件的故障事件，它作為最底層邏輯門的輸入事件；

·中間事件(intermediate event)：它作為中間邏輯門的輸入事件；

·邏輯門(logic gates)：表示事件之間因果關(guān)系的邏輯符號；

·未展開事件(undeveloped events)：不需要再進一步分析的故障事件；

·入三角(transfer in)：位于故障樹的底部，表示該部分分支在別處；

·出三角(transfer out)：位于故障樹的頂部，表示該部分為位于別處的故障樹子樹。

故障樹邏輯門符號，如圖1所示。

動態(tài)故障樹模型是在故障樹模型的基礎(chǔ)上增加了幾個動態(tài)邏輯門，擴展了故障樹的適用范圍，動態(tài)故障樹模型可以建立單元故障按照一定順序發(fā)生等動態(tài)邏輯結(jié)構(gòu)的故障樹模型。動態(tài)故障樹的邏輯門符號包括順序相關(guān)門、優(yōu)先與門、功能觸發(fā)門和備份門，備份門包括冷備門、溫備門和熱備門。

然而靜態(tài)故障樹分析方法雖然可以建立串聯(lián)、并聯(lián)、表決等相對簡單的邏輯關(guān)系，動態(tài)故障樹模型可以描述系統(tǒng)單元按照一定順序失效或者單元冗余結(jié)構(gòu)的故障邏輯關(guān)系。但是對于核電系統(tǒng)中存在的條件約束觸改故障邏輯的情況，故障樹模型和動態(tài)故障樹模型很難描述。比如：一些單元的故障邏輯關(guān)系會隨著約束條件的變化而發(fā)生改變，一個系統(tǒng)由若干個單元組成，在滿足特定條件約束時，單元之間是一種故障邏輯關(guān)系，在不滿足該特定條件約束時，單元之間是另外一種故障邏輯關(guān)系。因此，若要計算含有特殊邏輯的復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性模型，就迫切需要建立一系列新的建模與分析方法。