基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法与流程

文档序号:14796957发布日期:2018-06-29 19:34阅读:来源:国知局
技术特征:

1.一种基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:其包括以下步骤:

S1、收集目标多状态系统设计信息:所述设计信息包括工作原理、结构组成、工况信息、性能指标、结构参数、样本参数以及测试数据;

S2、建立目标多状态系统性能模型:其包括以下子步骤:

①将系统模块化;②依据自底向上层次化建模原则,利用模块进行元组件或设备的建模、验证以及封装;③进行系统集成建模,构建系统级模型;④完成目标多状态系统性能模型的建模及验证;

S3、确定目标多状态系统的故障判据:根据S1中搜集的多状态系统设计信息,故障判据至少包含性能指标及其阈值范围:所述性能指标能够全面表征目标多状态性能;所述阈值范围为性能指标影响系统功能与性能实现的阈值;

S4、对目标多状态系统的故障模式进行分析建模:首先对目标多状态系统做故障模式、影响及危害性分析,得到影响系统任务可靠性的关键故障模式,分析这些关键故障模式所属故障类别及故障机理类型;

S5、目标多状态系统故障的信息获取:针对S4中得到的关键故障模式,按照故障信息获取方法得到的故障信息一般包含:故障率数据、故障状态数据以及性能退化数据;

S6、目标多状态系统故障注入与仿真:根据S5获取的故障信息,基于脚本的建模与仿真机制完成故障注入与仿真,提取多状态故障仿真结果;

S7、对目标多状态系统任务进行可靠性分析与评估:利用基于时序故障注入的任务可靠性仿真评估方法计算得到目标多状态系统平均严重故障间隔时间MTBCF和任务可靠度RM;

所述的基于时序故障注入的任务可靠性仿真评估方法,要求满足下面的假设:每次任务执行时间是tm;不考虑非任务时间对故障的影响;发生故障立即维修并恢复;抽样次数为N次;利用蒙特卡洛抽样,所得到相互独立关键故障的最小故障时间即为一次严重故障间隔时间TBCFi(1≤i≤N),通过仿真得到N个严重故障间隔时间数据,这样MTBCF利用下式进行计算:

同时,对多状态系统的任务可靠度MR进行评价,利用下式计算:

由于在仿真过程中记录了第i次抽样发生系统故障的严重故障间隔时间TBCFi(1≤i≤N,因此该次任务的次数可记为本次系统严重故障间隔时间除以每次任务时间的最大正整数,即

2.根据权利要求1所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:S2中所述的系统模块化是指将系统分散为容易处理的基本模块,

所述的元组件或设备性能建模,是指将模块赋予参数后按照系统功能逻辑关系搭建元组件或设备性能模型。

3.根据权利要求2所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:S2中所述的元组件或设备性能模型进行验证,是指利用S1中收集到元组件相关信息对所建立元组件或设备的模型进行验证,若误差在误差阈值之内则进行误差分析,计算相对误差,若误差在误差阈值之外,则需要分析误差原因,相应修正模型直至满足要求;

所述元组件或设备性能模型进行封装,是指根据层次性建模的原则,将已经验证通过的元组件封装为具备某些功能接口的简单模块。

4.根据权利要求3所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:S2中所述的元组件或设备性能模型进行验证的具体过程是指将所得到的元组件或设备性能模型的仿真数据与相应元组件或设备性能信息置于同一坐标系下,观察二者是否趋势一致。

5.根据权利要求3所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:所述误差阈值为5%;

所述误差原因包括抽象误差、等效误差、数值误差或环境误差,所述抽象误差指建模前抽象建模目标数学模型时所做的必要假设与真实情况之间的偏差,所述等效误差指为方便进行分析计算,提高仿真效率,对数学模型进行近似简化运算所引入的误差,所述数值误差指采用不同数值方法的离散方程代替原始方程产生的截断误差以及计算机存储精度不足造成的舍入误差,所述环境误差指元组件或设备样本或试验数据对应试验环境与仿真环境之间的误差;

若抽象误差是主要误差则需要根据实际情况对抽象的数学模型进行适度修正;若等效误差是主要误差,则需要重新进行模型简化;若数值误差是主要误差,则考虑改进算法或提高内存精度;若环境误差是主要原因,则需要考虑重新设置仿真条件。

6.根据权利要求3所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:S2中所述的系统集成建模包含但不限于多领域混合建模、混杂系统建模以及冗余系统的建模;

所述的系统性能模型建模,是指将元组件模型或子系统模型按照逻辑关系构建系统性能模型;

所述的系统性能模型验证,是指将所得到的系统性能模型仿真数据与S1得到的相应系统性能信息置于同一坐标系下,观察二者是否趋势一致,若误差在误差阈值之内则进行误差分析,计算相对误差,若误差在允许阈值范围之外,分析误差原因,相应修正模型直至满足性能要求。

7.根据权利要求6所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:

系统性能模型验证中,所述误差阈值为10%。

8.根据权利要求1所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:所述故障建模是指针对故障模式的类型确定合适的建模方式:对离散二状态故障,采用新增冗余部件法与更改参数法建模;对离散多状态故障采用建模软件建模语言新建故障模块与更改参数法建模;对连续多状态故障采用连续更改参数法与连续抽样赋值法建模。

9.根据权利要求1所述的基于性能模型进行多状态系统任务可靠性建模的方法,其特征在于:S6中基于脚本的建模与仿真机制是指针对故障模型定义相应的仿真脚本Script。

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