[發(fā)明專利]一種新的彈性重要性的度量方法

有效

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• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111581794B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瑞瑩;高瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 冀學(xué)軍

本發(fā)明公開了一種新的彈性重要性的度量方法，屬于系統(tǒng)彈性技術(shù)領(lǐng)域。首先建立反映部件性能與系統(tǒng)整體性能間的關(guān)系模型并確定相關(guān)參數(shù)。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(jì)算部件受擾動后的系統(tǒng)彈性，并考慮部件彈性的六種變化情況計(jì)算對應(yīng)的系統(tǒng)彈性。接著，通過多次仿真計(jì)算系統(tǒng)彈性期望以及系統(tǒng)各部件在前述六種彈性變化情況下的系統(tǒng)彈性期望。再根據(jù)上述彈性期望計(jì)算結(jié)果，度量每個部件對應(yīng)的7種彈性重要度。最后將系統(tǒng)的所有部件按照重要度降序排序，選擇重要度最大值對應(yīng)的部件分配較多的資源，反之分配較少的資源。本發(fā)明從不同角度判斷部件的重要性，適用于多種場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于系統(tǒng)彈性技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種新的彈性重要性的度量方法。

背景技術(shù)

“彈性(resilience)”描述了系統(tǒng)抵抗破壞事件的干擾和恢復(fù)系統(tǒng)自身性能的能力，如文獻(xiàn)[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(tǒng)彈性的影響不同，當(dāng)可利用資源有限時(如預(yù)算、能源、人力等)，需要考慮提升哪些部件的彈性對系統(tǒng)最有益，對哪些部件施加保護(hù)措施會減少系統(tǒng)性能損失等等。因此，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮部件對于系統(tǒng)彈性的影響，即彈性重要性。

目前，已經(jīng)有學(xué)者對彈性重要性的度量進(jìn)行了研究，如文獻(xiàn)[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(biāo)：其一為該部件受擾動后的最大性能降級與恢復(fù)時間的乘積，量化了部件受到擾動后對系統(tǒng)彈性的不利影響；其二為部件受到保護(hù)(即擾動不會使其性能降級)可以減少的系統(tǒng)恢復(fù)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(tǒng)遭遇擾動后的性能降級和恢復(fù)分開度量，忽略了系統(tǒng)的彈性過程。參考文獻(xiàn)[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(jié)構(gòu)重要度、備份重要度和保護(hù)極限重要度。其中，結(jié)構(gòu)重要度對比了部件處于正常和故障的狀態(tài)下對系統(tǒng)彈性水平的影響，反映了部件極限狀態(tài)對系統(tǒng)彈性的影響，但這一度量與結(jié)構(gòu)重要性的定義相矛盾，因其不僅反映了結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)彈性的影響，也反映了部件彈性對系統(tǒng)彈性的影響；備份重要度和保護(hù)極限重要度度量了在部件實(shí)施指定改進(jìn)對系統(tǒng)彈性的影響。參考文獻(xiàn)[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(biāo)應(yīng)用到彈性重要性分析中，反映不同部件面對擾動的響應(yīng)時間、恢復(fù)時間、性能降級程度和恢復(fù)率等參數(shù)對系統(tǒng)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(tǒng)彈性過程的分析。

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

發(fā)明內(nèi)容