[發明專利]一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法

在審

• 申請號: 202111398012.0
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114138621A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 馮強;郭星;任羿;楊德真;孫博;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，通過零部件故障時鐘與系統仿真時鐘對設備故障行為進行建模仿真，能夠有效描述零部件故障發生的離散特征，并綜合體現系統內部降級與外部環境沖擊對系統故障行為的影響，為準確評估復雜系統可靠性提供支持。步驟如下：基于隨機抽樣的零部件故障時鐘初設，根據系統零部件的壽命分布，初步設定零部件i的故障時鐘存量S_i(t)與動力學消耗速率v_i；考慮外部沖擊的零部件故障時鐘修正，依據外部環境對零部件退化過程的影響，對外部環境狀態進行劃分，并通過參數k_i(t)實現零部件動力學消耗速率的動態修訂；基于故障邏輯的系統故障時鐘設定，根據系統邏輯架構與零部件組成，生成系統故障時鐘函數f(S₁(t),…,S_i(t),…,S_q(t))；基于雙時鐘的系統可靠性仿真推進，按照系統仿真時鐘推進系統的模擬仿真，并計算零部件在任意時刻的故障時鐘存量，結合系統故障時鐘函數實時判斷系統故障狀態。

所屬技術領域

本發明提供一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，尤其指一種通過零部件故障時鐘與系統仿真時鐘對設備故障行為進行仿真建模的方法，屬于可靠性工程技術領域。

背景技術

隨著工業系統復雜程度的不斷提高，仿真模擬逐漸成為系統可靠性評價與分析的主要手段。其中，系統故障行為建模作為可靠性分析過程中的關鍵技術之一，被主要用于描述系統故障的邏輯關系和零部件故障的發生過程。當前，可靠性框圖、故障樹、貝葉斯等傳統可靠性建模方法采用布爾邏輯算法與部件壽命分布參數相結合的方式實現對系統故障行為的描述。然而，上述方法在對復雜系統進行故障行為建模時存在一定局限性，無法有效分析系統內部降級與外部環境沖擊帶來的綜合影響。因此，在面向系統可靠性的仿真模擬過程中，尋找一種高效的故障行為建模方法顯得格外重要。

本發明綜合考慮零部件故障發生的離散特征及其與內部降級和外部沖擊的關聯性，提出了一種新型的系統故障行為仿真建模方法，即一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，可為復雜系統的可靠性評價提供有效支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，能夠有效描述零部件故障發生的離散特征，并綜合體現系統內部降級與外部環境沖擊對系統故障行為的影響，進而為準確評估復雜系統可靠性提供支持。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種考慮內部降級與外部沖擊的系統故障行為雙時鐘仿真建模方法，主要包含以下步驟：

S100：基于隨機抽樣的零部件故障時鐘初設；

S200：考慮外部沖擊的零部件故障時鐘修正；

S300：基于故障邏輯的系統故障時鐘設定；

S400：基于雙時鐘的系統可靠性仿真推進。

步驟S100中，采用連續型隨機變量抽樣方法初步設置系統零部件故障時鐘。初步設置零部件i故障時鐘存量S_i∈[0,1]和動力學消耗速率v_i＝1/TTF_i。其中TTF_i用于表示零部件i故障時間的抽樣值。通常情況下，系統零部件i服從某類壽命分布F(x)，TTF_i的抽樣公式為：

式中TTF_i(m)表示TTF_i的第m次隨機抽樣，η為隨機數，取值范圍為[0,1]。因此，零部件i的故障時鐘初步設置為：

當S_i(t)＝0時，零部件i故障時鐘存量耗盡，故障發生。