[發明專利]一種考慮隨機沖擊的電路系統失效時間確定方法有效
| 申請號： | 202110550148.2 | 申請日： | 2021-05-20 |
| 公開（公告）號： | CN113341709B | 公開（公告）日： | 2022-05-03 |
| 發明（設計）人： | 金毅;張清源;祖天培 | 申請（專利權）人： | 臺州學院;北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G05B13/04 | 分類號： | G05B13/04 |
| 代理公司： | 杭州昊澤專利代理事務所(特殊普通合伙) 33449 | 代理人： | 黃前澤 |
| 地址： | 318000 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 考慮 隨機 沖擊 電路 系統 失效 時間 確定 方法 | ||
1.一種考慮隨機沖擊的電路系統失效時間確定方法，其特征在于：包括以下步驟：
S1：對所選定的電路系統開展結構和功能分析，并根據常用電子元器件手冊確定各個元器件i的失效率λi(t)以及沖擊載荷閾值Sth，i在t＝0時刻的初始值，然后構建電路系統SPICE仿真模型；
S2：設置各個元器件發生開路或短路失效所占該類元器件失效率的比重，進而確定各個元器件從正常狀態轉變為開路狀態的狀態轉移率μi(t)或短路狀態的狀態轉移率δi(t)；
S3：計算反映各個元器件失效發生難易程度的相對概率rfi(t)，并進一步確定元器件發生開路或短路這兩類失效模式的相對概率；
S4：對電路內部所有元器件不同失效模式對應的相對概率進行排序，并通過生成(0,1)區間內的隨機數z1，判斷隨機數所屬相對概率排序區間位置，以此確定最先觸發失效的元器件以及觸發的失效模式；
S5：生成(0，1)區間內的隨機數z2，并根據電路系統的狀態轉移時刻的概率分布F(t)計算觸發失效的時間間隔τ；
S6：計算各個元器件在當前時刻tn下受到隨機沖擊作用后的失效率λi(tn)；
S7：將所確定的最先觸發失效的元器件及其失效模式注入電路系統SPICE仿真模型中；
S8：判斷電路系統的輸出信號是否超過失效閾值；
當電路系統的輸出信號未超過失效閾值時，則重復步驟S2至步驟S7，將下一個觸發失效的元器件及其失效模式注入電路系統SPICE仿真模型中；重復步驟S2時，注入的元器件發生開路或短路失效所占該類元器件失效率的比重保持與失效被替換的元器件發生開路或短路失效所占該類元器件失效率的比重相等；
當電路系統的輸出信號超過失效閾值時，即認為該電路系統已經失效，并記錄該次仿真下的電路系統失效時間TFm，然后執行步驟S9；
S9：重復步驟S1至步驟S8，直至達到給定的循環次數后，將所得到的所有循環次數下的電路系統失效時間的均值作為電路系統在隨機沖擊載荷下的失效時間MTTF。
2.根據權利要求1所述一種考慮隨機沖擊的電路系統失效時間確定方法，其特征在于：步驟S3所述元器件失效發生難易程度的相對概率rfi(t)表示為：
式中，當前正常元器件的失效率總和Ω0為在t時刻還未失效的元器件集合。
3.根據權利要求2所述一種考慮隨機沖擊的電路系統失效時間確定方法，其特征在于：步驟S3所述元器件發生開路和短路這兩類失效模式的相對概率表示為：
式中，αopen,i和αshort,i分別為元器件發生開路和短路占該元器件失效率的比重，且遵循αopen,i+αshort,i＝1。
4.根據權利要求2或3所述一種考慮隨機沖擊的電路系統失效時間確定方法，其特征在于：步驟S4所述最先觸發失效的元器件以及觸發的失效模式的判據表述為：
1)若有則第j個元器件發生開路；
2)若有則第j個元器件發生短路；
式中，λlk(t)為隨機數z1所屬相對概率排序區間之前由第一個概率排序區間起算的第k個元器件發生失效的相對概率。
5.根據權利要求2或3所述一種考慮隨機沖擊的電路系統失效時間確定方法，其特征在于：步驟S5所述觸發失效的時間間隔τ通過下式計算得到：
式中，F-1(Z2)為函數表達式。
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