[发明专利]一种基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法

权利要求书

1.一种基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：分析并明确多阶段任务系统需完成的各个任务阶段，得到各个阶段任务表、各阶段应力以及环境条件；

步骤二：确定系统在各个阶段任务中的系统配置、系统功能及故障判据，分别建立各个阶段任务的系统可靠性模型；

步骤三：根据步骤一中给出的各阶段应力和环境条件，对系统及所有元器件进行FMMEA分析，确定系统各元器件在各阶段的主要故障机理及其相关关系；

步骤四：基于各个阶段任务系统配置建立系统单一任务阶段的Petri网模型；

步骤五：针对系统各元器件，建立多阶段任务下基于故障机理相关的多阶段Petri网模型；

步骤六：综合考量步骤四和步骤五得到的Petri网模型并进行仿真求解，并依据需求得到各元器件或者系统的可靠度曲线；

步骤三具体为：

a.对各阶段中处于系统配置的各元器件进行FMMEA分析，确定各元器件的主要故障机理；

b.根据系统主要故障机理的类型、位置以及对环境影响的分析结果，结合五种基本故障机理相关定义，得到系统故障机理相关关系；

c.结合任务综合环境剖面，具体确定各个阶段任务的系统配置中存在的主要故障机理及其相关关系；

步骤四具体包括以下步骤：

a.建立单任务阶段的系统结构的Petri网模型，根据系统在各阶段的系统配置情况，对系统进行传统的故障树分析并绘制出故障树；

b.根据步骤三a和步骤三b中的相关分析，建立基于各阶段系统配置的所有元器件单一任务阶段下的系统Petri网模型，构建各元器件模型时，考虑各元器件的全部主要故障机理，即不考虑应力及环境影响；

c.综合系统结构及各元器件单一任务阶段下的Petri网，建立基于故障机理相关的系统配置在单一任务阶段下的多阶段Petri网模型。

2.根据权利要求1所述的基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法，其特征在于：步骤二具体包括以下步骤：

a.根据各阶段需完成的相应任务情况和系统的原理图以及功能框图确定系统在各阶段的系统配置、功能及相应的故障判据；

b.根据相应元器件在完成相应功能时的逻辑关系，分别建立各个阶段任务的系统可靠性模型。

3.根据权利要求1所述的基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法，其特征在于：步骤三c中需要结合各阶段应力环境因素来对步骤三b中机理类型及相关关系进行调整，进而得到各个阶段任务的主要故障机理及其相关关系。

4.根据权利要求3所述的基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法，其特征在于：FMMEA分析过程主要包括：

①故障模式和故障机理分析：针对不同的系统类型，对系统的故障模式和故障机理进行初步分析和确定；

②故障影响及严酷度分析：对各个功能电路所有元器件的所有故障模式进行故障影响分析以及严酷度分析，所述故障影响包括局部影响、高一层次影响和最终影响，所述严酷度包括Ⅰ度、Ⅱ度、Ⅲ度以及Ⅳ度；

③针对严酷度为Ⅰ、Ⅱ类单点故障模式及故障机理进行危害性分析。

5.根据权利要求1所述的基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法，其特征在于：所述五种基本故障机理相关关系包括竞争关系、触发关系、促进关系、抑制关系以及损伤累积/参数联合关系。

6.根据权利要求1所述的基于Petri网的多阶段任务系统故障行为建模方法，其特征在于：步骤五具体包括以下步骤：

a.建立任务阶段的Petri网模型；

b.建立各元器件在多阶段任务下的Petri网模型，具体为结合步骤五a中各任务的Petri网模型、各元器件在各单一任务阶段中的Petri网模型和步骤三c的各阶段各元器件主要故障机理即考虑应力及环境影响，在考虑相应逻辑关系和故障相关关系的同时，得到系统各元器件基于故障机理相关的多阶段下的Petri网模型。