[發明專利]一種新的彈性重要性的度量方法

有效

• 申請號: 202010339871.1
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111581794B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李瑞瑩;高瑩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了一種新的彈性重要性的度量方法，屬于系統彈性技術領域。首先建立反映部件性能與系統整體性能間的關系模型并確定相關參數。然后基于所有部件受擾動時間分布，抽樣獲取每次仿真中的受擾動部件，計算部件受擾動后的系統彈性，并考慮部件彈性的六種變化情況計算對應的系統彈性。接著，通過多次仿真計算系統彈性期望以及系統各部件在前述六種彈性變化情況下的系統彈性期望。再根據上述彈性期望計算結果，度量每個部件對應的7種彈性重要度。最后將系統的所有部件按照重要度降序排序，選擇重要度最大值對應的部件分配較多的資源，反之分配較少的資源。本發明從不同角度判斷部件的重要性，適用于多種場合。

技術領域

本發明屬于系統彈性技術領域，具體是一種新的彈性重要性的度量方法。

背景技術

“彈性(resilience)”描述了系統抵抗破壞事件的干擾和恢復系統自身性能的能力，如文獻[1]：Arghandeh R,von Meier A,Mehrmanesh L,et al.On the definition ofcyber physical resilience in power systems[J].Renewable and SustainableEnergy Reviews,2016,58:1060-1069。不同的部件對系統彈性的影響不同，當可利用資源有限時(如預算、能源、人力等)，需要考慮提升哪些部件的彈性對系統最有益，對哪些部件施加保護措施會減少系統性能損失等等。因此，在系統的設計過程中，必須考慮部件對于系統彈性的影響，即彈性重要性。

目前，已經有學者對彈性重要性的度量進行了研究，如文獻[2]：Barker K,Ramirez-Marquez J E,Rocco C M.Resilience-based network component importancemeasures[J].Reliability EngineeringSystem Safety,2013,117:89-97.定義了兩個基于彈性的部件重要性指標：其一為該部件受擾動后的最大性能降級與恢復時間的乘積，量化了部件受到擾動后對系統彈性的不利影響；其二為部件受到保護(即擾動不會使其性能降級)可以減少的系統恢復時間百分比，描述了部件彈性提升的積極影響。然而上述彈性重要性的度量將系統遭遇擾動后的性能降級和恢復分開度量，忽略了系統的彈性過程。參考文獻[3]：Zhang Y,Kang R,Li R,et al.Resilience-based component importancemeasures for complex networks[C].2016Prognostics and System Health ManagementConference.Chengdu:IEEE,2016:1-6.定義了結構重要度、備份重要度和保護極限重要度。其中，結構重要度對比了部件處于正常和故障的狀態下對系統彈性水平的影響，反映了部件極限狀態對系統彈性的影響，但這一度量與結構重要性的定義相矛盾，因其不僅反映了結構對系統彈性的影響，也反映了部件彈性對系統彈性的影響；備份重要度和保護極限重要度度量了在部件實施指定改進對系統彈性的影響。參考文獻[4]：Liu X,Ferrario E,andEnrico Z.Identifying resilient-important elements in interdependent criticalinfrastructures by sensitivity analysis[J].Reliability EngineeringSystemSafety,2019,189:423-434.將三種靈敏度分析(SA)指標應用到彈性重要性分析中，反映不同部件面對擾動的響應時間、恢復時間、性能降級程度和恢復率等參數對系統彈性的影響。然而，這里的彈性重要性的度量同樣也是缺少對系統彈性過程的分析。

從上述分析可知，現有的彈性重要性研究或者沒有綜合考慮系統彈性的整個過程，或者僅考慮了特定改進方法對系統彈性的影響，還沒有從改進部件彈性的角度進行過系統分析。

發明內容