[发明专利]基于跨层次建模的故障仿真分析方法

权利要求书

1.一种基于跨层次建模的故障仿真分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、装备级使用场景建模：在装备使用场景信息基础上，搭建装备级使用场景模型，所述装备使用场景信息包括任务信息、环境信息和交联信息；

S2、系统级操作建模：在所述装备级使用场景模型基础上，分析系统装备级至系统级的操作要求及任务、环境和交联信息，并在此基础上搭建系统级操作模型；

S21、构建系统级操作模型元素，所述系统级操作模型元素包括系统级输入指令S_operation、系统使用环境模型S_environment、系统操作阶段和持续时间其中j表示系统在每个任务阶段内的操作阶段且j＝1,2,...,m_mission且m_mission表示操作阶段划分总数，所述系统级输入指令S_operation为：

所述系统使用环境模型S_environment为：

S_environment＝{S_temperature,S_humidity,S_salt,S_other} (5)

其中，S_temperature表示系统执行任务所处环境的温度；S_humidity表示系统所处环境湿度；S_salt表示系统所处环境的盐雾；S_other表示系统模型中包含的其他环境因素；

S22、将所述系统级操作模型元素与装备级使用场景模型元素进行关联，并建立起二者之间的传递关系；

S3、系统故障判据确定：在所述系统级操作模型基础上，结合系统安全性性能要求，明确系统故障判据，所述故障判据包括但不仅限于系统性能指标和系统安全性阈值，所述系统性能指标包括装备不同场景下对系统的输入和输出性能要求，所述系统安全性阈值为影响系统功能及性能实现的指标阈值；

S4、系统性能建模：将系统进行层次化分解获得层次化单元，建立层次化单元性能模型，通过集成构建系统性能模型，进而形成装备使用场景——系统操作场景——系统性能模型的跨层级集成模型；

S41、根据组成系统对象特性将系统进行层次化分解：结合系统设计特性及性能建模便捷性分解至合理层级，获得层次化单元；

S42、依据分解后的所述层次化单元不同特性，利用不同的建模语言对所述层次化单元进行建模、验证：依据自底向上的建模原则，结合所述层次化单元的性能描述、逻辑架构、性能指标、接口信息、各元件设计参数及性能，采用参数化的方式建立层次化单元性能模型：

U＝{U₁,U₂,...U_L,...,U_P} (6)

其中，U_L表示所述层次化单元性能模型的第L个性能参数，L＝1,2,…,P；P表示性能参数个数；

S43、将不同所述层次化单元模型进行集成，构建系统性能模型；

S44、将所述系统级操作模型与系统性能模型进行集成，形成装备使用场景——系统操作场景——系统性能模型的跨层级集成模型；

S5、关键部位故障机理建模：针对所述层次化单元中的关键部位，开展失效机理建模，并将其关联至系统性能模型，形成装备使用场景——系统操作场景——系统性能模型并综合失效机理的跨层级综合模型；

S51、基于所述装备级使用场景模型与系统级操作模型元素，分析装备使用及系统操作中与失效机理相关联的影响因素，并将其对失效的影响进行建模，形成以装备使用场景为基础的单元关键部位失效机理模型；

S52、与所述层次化单元性能模型中第U_L个性能参数关联的失效机理描述为函数y_failure，其机理与所述装备级使用场景模型元素与系统级操作模型元素中的部分相关联；

S53、将U_L与函数y_failure进行模型间的参数关联，即在所述跨层级集成模型基础上，将U_L改为表征其失效机理的y_failure；

S6、跨层级综合仿真：在所述跨层级综合模型基础上，启动仿真，实现所述跨层级综合模型的联动运行并观察仿真运行的稳定性；

S7：系统故障仿真分析：在所述跨层级综合模型基础上，启动综合仿真，观测系统在不同故障机理条件下的失效时间。