[发明专利]基于无关性覆盖模型的多状态系统可靠性分析方法

说明书

本发明涉及一种基于无关性覆盖模型的多状态系统可靠性分析方法，包括以下步骤：S1、计算多状态系统中各组件的最小无关触发；S2、根据所述最小无关触发，得到多状态系统状态不达标的逻辑表达式，根据该表达式构造多状态多值决策图；S3、根据所述多状态多值决策图，通过遍历决策图得到使系统状态不达标的不相交之和(SDP)，计算这个SDP发生的概率，由此得到系统的不可靠度。本发明多状态系统中的组件不仅会因为其他组件的失效而成为无关组件，也会因为其他组件的状态衰退而成为无关组件。

技术领域

本发明涉及软件可靠性工程领域，更具体地说，涉及一种基于无关性覆盖模型的多状态系统可靠性分析方法。

背景技术

传统的可靠性模型均假设系统及其组件处于正常状态或失效状态。而多状态系统除了可以表示系统及其组件处于正常或失效这两个状态以外，还可以表示以上两种状态之间的其他中间状态。

容错技术是可靠性分析中运用到的一种重要技术，其机制通常表现为系统对故障的检测、定位、隔离和恢复，这些对故障的处理方法通常称为覆盖机制。然而并非所有的故障都能被系统的机制覆盖，一旦发生了未覆盖的故障，则会导致系统直接失效。

为了针对以上问题，通常会用不完全覆盖模型来分析系统的可靠性。目前已有学者运用不完全覆盖模型来分析多状态系统中组件出现非覆盖失效的问题。然而有研究表明，初始与系统相关的组件，在系统运行一段时间发生变化后，可能会变成无关组件。无关组件的工作状态不影响整个系统的运行，因此可以在不完全覆盖模型的基础之上，考虑一种更加完善的无关性覆盖模型。同时在多状态系统中，无关组件的成因可能更加复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于无关性覆盖模型的多状态系统可靠性分析方法，在多状态系统中考虑对无关组件的覆盖，从而提高系统可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于无关性覆盖模型的多状态系统可靠性分析方法，包括以下步骤：

S1、计算多状态系统中各组件的最小无关触发；

S2、根据所述最小无关触发，得到多状态系统状态不达标的逻辑表达式，根据该表达式构造多状态多值决策图；

S3、根据所述多状态多值决策图，通过遍历决策图得到使系统状态不达标的不相交之和SDP，计算SDP发生的概率，由此得到系统的不可靠度。

按上述方案，所述步骤S1中，最小无关触发是指使该组件变为无关组件的其他组件状态的组合，且每个组合都是最小集。

按上述方案，所述步骤S3中，使系统状态不达标的SDP为决策图中所有根节点到终结点为“1”的路径，所有路径发生的概率之和为系统的不可靠度。

按上述方案，所述步骤S1中，多状态系统的结构通式表示为：

F＝x₀·G₀+x₁·G₁+x₂·G₂…+x_m-1·G_m-1+H

其中，布尔变量x₀表示组件处于最差状态0，x_m表示组件处于最佳状态m，其余的x₁，x₂，...，x_m-1均为中间态，其中0＜1＜…＜m-1＜m；表示组件x处于状态0，即最差状态时的表达式；表示组件x处于状态m，即最佳状态时的表达式。

按上述方案，所述步骤S2中，多状态系统状态不达标的逻辑表达式为：

按上述方案，所述步骤S3中，根据以下公式计算系统的不可靠度：