[发明专利]基于故障机理综合损伤累积规则的多阶段任务系统可靠性分层建模方法

说明书

本发明提供一种基于故障机理综合损伤累积规则的多阶段任务系统可靠性分层建模方法，包括以下步骤：S1：明确系统需要执行的全部任务以及各任务的具体阶段，分析系统在各个任务和阶段下的组成部件，并明确各部件在各个任务和阶段中的关键故障机理与故障机理之间的损伤累积方式；S2：根据S1得到的各工作部件的主要故障机理以及各故障机理的类型以及系统结构，创建系统故障机理层的BDD模型；S3：利用S2得到的系统故障机理层的BDD模型，创建系统阶段层的BDD模型；S4：为多阶段任务系统进一步创建系统任务层的BDD模型；S5：求得该多阶段任务系统在执行该任务系列时的可靠度函数。其将各层次的模型进行联合，为多阶段任务系统的可靠性建模提供了完整的方法。

技术领域

本发明涉及多阶段任务系统的可靠性建模领域，具体地涉及一种基于故障机理综合损伤累积规则的PMS(Phased-Mission System,多阶段任务系统)可靠性分层建模方法。

背景技术

故障机理是从物理、化学角度描述产品故障的根本原因，是产品故障的最基本元素。以故障机理为底层事件，故障机理的关系为逻辑主线建立可靠性模型是目前可靠性建模领域的最新方向。这种建模思想利用故障物理模型来获得基础数据，故障物理模型可以描述了产品故障的时间、概率与产品的设计参数及环境条件的关系，在故障统计数据不足的情况下，是求解可靠性模型，评估产品可靠性的新方法。

目前国内外在可靠性建模及模型求解领域的研究主要集中在针对复杂系统可靠性分析与评估上。许多实际中的复杂系统，例如飞行器系统、核能源系统等都需要完成具有多个阶段的任务，属于多阶段任务系统。由于不同任务阶段的工作环境和载荷条件不同，对系统也具有不同的功能要求，因此，系统在不同任务阶段中的环境与工作载荷、失效准则以及可靠性结构存在差异，这导致在相邻两个任务阶段进行切换时，系统部件的故障机理类型、故障机理发展速率以及故障机理相关也会随之发生变化。换而言之，相比于单阶段系统，多阶段任务系统的各部件所承受的故障机理将会在整个任务执行过程中从三个方面呈现出动态变化的特点。因此，在对这类系统进行可靠性系统建模时，需要考虑各阶段任务间这些动态差异。

大量研究已经从故障模式相关的角度提出一系列针对多阶段任务系统的可靠性建模与分析方法，包括传统的故障树建模方法，马尔科夫链算法、蒙特卡洛仿真方法、BDD算法等。然而，目前在这些研究中，没有考虑不同任务阶段之间故障机理的动态变化，以及故障机理造成的损伤量之间的累积方式。实际上，从故障机理以及故障机理损伤累积的角度对多阶段任务系统进行可靠性建模与评估，一方面可以在一定程度上避免传统统计学方法带来的数据收集问题，另一方面也可以深入剖析故障本质，一定程度上避免从故障模式角度，分析多阶段任务系统可靠性的盲点。

通过对现有技术进行检索和查新，国内尚没有学者从故障机理损伤累积的角度，提出针对多阶段任务系统的可靠性建模方法。

发明内容

本发明的目的在于，从故障机理损伤累积的角度对多阶段任务系统的可靠性进行建模与分析，并为多阶段任务系统的可靠性分析提供一种基于改进二元决策图的多层次建模方法。该方法运用改进二元决策图对多阶段任务系统从故障机理层、阶段层到任务层进行系统可靠性建模，并将各层次的模型进行联合，为多阶段任务系统的可靠性建模提供了完整的方法。附图1提供了该方法的步骤流程图。

具体地，本发明提供一种基于故障机理综合损伤累积规则的PMS可靠性分层建模方法，其包括以下步骤：

S1：明确系统需要执行的全部任务以及各任务的具体阶段，分析系统在各个任务和阶段下的工作部件，并明确各部件在各个任务和阶段中的关键故障机理与故障机理之间的损伤累积方式；

S2：根据S1得到的各工作部件的关键故障机理、各故障机理的类型以及系统结构，创建系统故障机理层的二元决策图模型；

S3：根据S1得到的各个任务包含的具体阶段，利用S2得到的系统故障机理层的二元决策图模型，创建系统阶段层的二元决策图模型；