[发明专利]一种基于加速仿真策略的系统可靠性预计方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于加速仿真策略的可靠性预计方法及系统。该方法包括步骤：设置系统仿真总次数以及预测截止时间；根据系统组件组成结构，确定不同组件状态组合对应的系统状态；根据各组件的故障率和故障率加速系数模拟系统状态转移，生成系统状态转移时间的随机数；计算系统预测故障次数的第一修正系数和第二修正系数；根据更新后的组件状态组合确定系统状态，计算预测截止时间内系统的累计预测故障次数，根据累计预测故障次数计算系统可靠度。本发明在较低仿真次数情况下具有更好的预测精度，并且适用范围广，可适用于不可修系统和可修系统，可适用于二态系统和多状态系统，也可适用于状态转移服从指数分布及非指数一般分布的系统。

技术领域

本发明属于系统工程技术领域，更具体地，涉及一种基于加速仿真策略的系统可靠性预计方法及系统。

背景技术

系统可靠性预计技术被广泛应用于电力系统可靠性分析、通信系统可靠性分析等中，具有非常高的应用价值。系统可靠性预计通常可以采用解析计算法和仿真计算法。当系统组件数量大、功能结构复杂等情况下，基于解析计算法的可靠性建模和求解的难度大，采用仿真计算法是较为可行的处理方法。仿真计算法不受系统组件规模、功能结构复杂程度的影响，但对系统可靠性相关事件发生的稀有性十分敏感。特别在高可靠性系统中，如果在基于仿真计算法的可靠性预计中仅采用标准蒙特卡罗方法，通常计算效率较低，在仿真次数较低的情况下难以保证计算精度，可靠性预计结果精度低。因此，需要对标准蒙特卡罗方法加以改进，以提高计算精度。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种系统可靠性分析预测方法及系统，具有更高的预测效率和预测精度，并且适用范围广。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于加速仿真策略的系统可靠性预计方法，包括：

设置系统仿真总次数以及预测截止时间；

根据系统组件组成结构，确定不同组件状态组合对应的系统状态；

获取各组件的故障率，设置各组件的故障率加速系数，根据各组件的故障率和故障率加速系数模拟系统状态转移，生成系统状态转移时间的随机数；

根据系统状态转移时间的随机数计算系统预测故障次数的第一修正系数；

生成[0,1]区间均匀分布的随机数，根据该随机数确定状态转移的组件，计算系统预测故障次数的第二修正系数，并更新组件的状态；

根据更新后的组件状态组合确定系统状态，计算预测截止时间内系统的累计预测故障次数，根据累计预测故障次数计算系统可靠度。

进一步地，所述确定不同组件状态组合对应的系统状态包括：

将系统包含的组件总个数记为K，组件j的状态变量为x_j，1≤j≤K，Γ为导致系统故障的组件集合，系统状态函数记为Φ，则满足下列关系式：

进一步地，对于不可修系统，所述生成系统状态转移时间的随机数包括：

将组件j的故障率记为λ_j，组件j的故障率加速系数记为α_j，第n次故障时间的随机数t⁽ⁿ⁾的计算公式为：

t⁽ⁿ⁾＝f^-1(ξ)

式中，A为当前时刻未发生故障的组件集合，ξ为[0,1]区间均匀分布的随机数，f^-1表示故障时间的概率密度函数的反函数。

进一步地，将第一修正系数记为θ₁，其计算公式为：