[发明专利]一种失效相关多状态系统可靠性评估方法

权利要求书

1.一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、通过采集复杂机电系统在各个性能状态之间进行转移的转移率数据以及系统故障时子系统的失效情况数据，计算得到复杂机电系统各子系统之间的影响关系数据；

步骤2)、根据步骤1)采集到的系统故障时子系统的失效情况数据，对复杂机电系统进行失效相关性分析，获得子系统失效引起相关子系统失效的概率；

步骤3)、根据步骤1)采集到的系统在各个性能状态之间进行转移的转移率数据以及系统故障时子系统的失效情况数据，确定子系统性能退化相关系数以及受相关子系统影响的可靠度变化规律，计算考虑退化相关性的实际状态转移率；

步骤4)、根据步骤2)计算得到的子系统失效引起相关子系统失效的概率以及步骤3)计算得到的实际状态转移率为基础，使用概率模型检测方法对多状态失效相关系统进行可靠性评估，获得系统与子系统的可靠性变化规律，实现复杂机电系统可靠性评估。

2.根据权利要求1所述的一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤1)中，通过采集子系统失效规律的历史数据，获得复杂机电系统在各个性能状态之间进行转移的转移率数据。

3.根据权利要求1所述的一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤1)中，收集系统原始故障数据，包含每次系统故障时各子系统的失效情况，建立子系统的失效矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤2)具体包括以下步骤：

2.1、取失效集在统计意义上的最低重要性为最小支持度，取关联规则的最低可靠性为最小置信度；

2.2、扫描失效集，统计所有含两个子系统失效的失效集的概率，并筛选出支持度不小于最小支持度的失效集，即为二维最大失效集；然后开始循环处理获取更高一维的最大失效集，直到得到最大失效集，所有支持度不小于最小支持度的失效集为频繁失效集；

2.3、针对单个子系统失效引起相关子系统失效的情况，对频繁失效集中的失效集进行关联规则组合，得到多个候选关联规则，计算各候选关联规则的置信度，各候选关联规则的置信度不小于最小置信度阈值的候选关联规则为最终关联规则；

2.4、根据最终关联规则的计算结果计算确定子系统失效引起相关子系统失效的概率。

5.根据权利要求4所述的一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤2.2中具体包括以下步骤：

2.3.1)从1维失效集L1中任选两项进行连接得候选2维失效集C2，并计算每一个失效集的支持度，

2.3.2)将候选2维失效集中各失效集的支持度与预先设定的最小支持度阈值作比较，保留大于或等于该阈值的失效集，得到2维频繁失效集L2；

2.3.3)扫描2维频繁失效集L2，将任意两个包含同一1维失效集的2维失效集进行连接，获得候选3维失效集C3，并计算每一个失效集的支持度；

2.3.4)将候选3维失效集中各失效集的支持度与预先设定的最小支持度阈值作比较，保留大于或等于该阈值的失效集，得3维频繁失效集L3；

2.3.5)重复以上步骤2.3.3)、2.3.4)，直至无法获得更高维失效集，即得到所有支持度不小于最小支持度的失效集为频繁失效集。

6.根据权利要求1所述的一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤3)具体包括以下步骤：

3.1、获取满足失效相关性的子系统；

3.2、以Gumbel Copula函数作为满足失效相关性的子系统可靠度退化相关性的连接函数；

3.3、根据采集系统原始故障数据，计算系统失效的Kendall秩相关系数τ，根据Kendall秩相关系数τ计算得到Gumbel Copula的相关系数α，α＝1-τ；

3.4、基于相关系数α计算得到实际状态转移率：对所有具备退化相关关系的子系统的各个状态转移率进行计算，当具有多重相关关系时，采用退化相关关系进行可靠性评估，取计算转移率的最大值作为被影响子系统的实际状态转移率。

7.根据权利要求1所述的一种失效相关多状态系统可靠性评估方法，其特征在于，步骤4)具体包括以下步骤：

4.1、采用形式化建模语言对基于CTMC的多状态失效相关系统随机模型进行形式化描述，建立形式化模型；

4.2、对多状态失效相关系统所有可能的潜在故障建立相应的概率形式化规约表达式；

4.3、对于所建立形式化模型，利用PRISM验证所有可能的潜在故障建立相应的概率形式化规约表达式，即可获得在当前形式化模型中，从0到t这一时间段内任意时刻潜在故障发生的概率，从而实现多状态失效相关系统可靠性评估。