[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)不確定因果圖的動態(tài)可靠性框圖求解方法

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• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110750913A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊德真;李志峰;任羿;王自力;馮強;孫博
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于動態(tài)不確定因果圖的動態(tài)可靠性框圖求解方法，它包括如下步驟：(1)對動態(tài)可靠性框圖中的各個模塊給出標準化的數(shù)學描述；(2)將動態(tài)可靠性框圖中的各個模塊根據(jù)轉(zhuǎn)化規(guī)則分別映射為動態(tài)不確定因果圖模型；(3)根據(jù)動態(tài)不確定性因果圖的推理方法對轉(zhuǎn)化來的動態(tài)不確定性因果圖進行量化求解。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

針對復(fù)雜系統(tǒng)由于動態(tài)、狀態(tài)依賴、備份、載荷共享、共因失效等原因?qū)е缕鋭?態(tài)可靠性框圖(DRBD)模型難以量化求解的問題，本發(fā)明提出了一種基于動態(tài)不確定 因果圖(DUCG)的DRBD模型求解方法。該方法將DRBD的狀態(tài)相關(guān)、備份、載荷共享、 共因失效分別轉(zhuǎn)化為DUCG，利用DUCG的推理及動態(tài)表達能力強、表達簡潔直觀的優(yōu) 勢對DRBD進行表達以及量化求解，從而實現(xiàn)DRBD的精確量化計算。該方法屬于可靠 性工程技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)

可靠性模型在復(fù)雜系統(tǒng)可靠性分析過程中起著非常重要作用，能夠準確簡便地表示和分析復(fù)雜系統(tǒng)中的動態(tài)、狀態(tài)依賴、備份、載荷共享、共因失效等問題是可靠性 模型構(gòu)建的目標。DRBD是可靠性框圖(RBD)的擴展和發(fā)展，是對動態(tài)行為進行建模 的有效且強大的工具，已被廣泛用于復(fù)雜系統(tǒng)的風險分析和可靠性評估等問題中。但 是，受系統(tǒng)復(fù)雜程度的影響，DRBD在實際應(yīng)用過程中存在難以簡單方便地進行量化分 析的問題，因此，有必要提出一種便于DRBD量化分析的方法。

為了解決這個問題，目前國內(nèi)外許多企業(yè)與研究機構(gòu)已經(jīng)提出了多種DRBD求解方法，例如，基于馬爾可夫鏈的DRBD分析方法，基于Petri網(wǎng)(PN)的DRBD分析方 法，基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(DBN)的DRBD分析方法等。盡管PN、馬爾可夫鏈、DBN等 方法都可以在一定程度上表達和求解DRBD中的動態(tài)、冗余、載荷共享、共因失效等特 性，但是它們在應(yīng)用中都存在一些問題。因為在系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況下，馬爾可夫鏈 存在狀態(tài)爆炸的問題；另外，由于DBN參數(shù)的數(shù)量隨父節(jié)點呈指數(shù)增長，DBN的條件 概率表(CPT)會異常復(fù)雜；至于PN，其狀態(tài)可達圖一般很難獲得。因而，為DRBD提 出高效簡潔的量化分析方法是非常必要的。

(三)發(fā)明內(nèi)容

(1)發(fā)明目的

針對DRBD缺乏簡單實用的方法來獲得其定量結(jié)果的問題，本發(fā)明通過將DRBD轉(zhuǎn)換為DUCG來解決可靠性模型中狀態(tài)相關(guān)、備份、載荷共享和共因失效等問題。本發(fā)明將 共因失效模塊引入DRBD，并提出了一種基于DUCG的DRBD分析求解新方法。根據(jù)轉(zhuǎn)換 規(guī)則，DRBD可以映射到需要較少參數(shù)的DUCG，并且可以根據(jù)DUCG的推理算法對DRBD 進行定量分析。

(2)技術(shù)方案

本發(fā)明是一種通過將DRBD轉(zhuǎn)換為DUCG來解決包括狀態(tài)依賴、備份、載荷共享和共因失效等問題。本發(fā)明將共因失效模塊引入DRBD中，并且提出了一種基于DUCG的DRBD 分析新方法。本發(fā)明首先對DRBD中的狀態(tài)相關(guān)模塊，冗余模塊、載荷共享模塊、共因 失效模塊進行了數(shù)學描述，然后提出了將DRBD中各個模塊轉(zhuǎn)化為DUCG的方法，最后 利用DUCG的推理方法，對建立的數(shù)學模型進行求解以及分析。該方法分為下面幾個步 驟：

步驟一，對動態(tài)可靠性框圖中的各個模塊給出標準化的數(shù)學描述。它包含以下幾個子步驟：

(1)列出模塊中涉及的單元類型并確定各類單元的狀態(tài)空間；

(2)列出模塊中單元、事件及其狀態(tài)的集合；

(3)確定模塊中單元之間的邏輯關(guān)系并用函數(shù)表示；

(4)構(gòu)建多元組并將單元的狀態(tài)集合以及邏輯關(guān)系等放入多元組中。

步驟二，將動態(tài)可靠性框圖中的各個模塊根據(jù)轉(zhuǎn)化規(guī)則分別映射為動態(tài)不確定因果圖模型。它包含以下幾個子步驟：

(1)將DRBD中的各個模塊分別轉(zhuǎn)化為DUCG模塊；