基于三角直觉模糊数的多阶段任务系统可靠性评估

针对多阶段任务系统(Phased Mission System,PMS)可靠性评估中对系统或部件退化规律认识不清、主观知识不完备、环境变化等原因造成部件的信息不足或不精确问题,基于三角直觉模糊数(Triangular Intuitionistic Fuzzy Number,TIFN)和二元决策图(Binary Decision Diagram,BDD)模型,提出了一种PMS可靠性评估方法。首先,定义了TIFN的指数运算法则,证明了其满足的性质;其次,通过多位专家对部件平均故障时间(Mean Time to Failure,MTTF)进行评估,利用TIFN量化专家意见,建立了直觉模糊失效率评估模型,构建了一种计算TIFN的隶属度和非隶属度的方法,根据TIFN的运算法则和指数分布函数定义了部件的模糊失效函数;最后,运用示例说明了该方法的有效性,并与传统PMS-BDD方法、模糊故障树方法和直觉模糊故障树方法进行了对比分析。

基于BDD的多阶段任务系统可靠性

针对多阶任务系统中考虑共因失效后,系统的阶段依赖性和共因失效而增加了系统可靠性分析的复杂度,采用分析显式和隐式方法存在不足的问题,提出了一种基于二元决策图考虑共因失效的故障树可靠性分析方法.该方法首先忽略共因失效情况下的故障树并将其转化为多阶段任务系绕的二元决策图(PMS-BDD),求出系统的不可靠度表达式;然后,通过隐式方法将该表达式转化成包含共因失效信息的不可靠度或可靠度表达式,并依据求得的表达式进行相应的可靠性分析.研究结果表明:该算法与显示式算法的结果相同.该研究结论为多阶任务系统可靠性分析提供一种更加简便方法.

不完全覆盖的多阶段任务系统可靠性综合分析

针对不完全覆盖条件,既有多个动态阶段又有多个静态阶段的多阶段任务系统可靠性分析,提出多阶段任务系统模块化分解的原则以及系统基本结构和算法,对分解后的静态子系统采用IGPMS-CPR算法,对动态的子系统采用覆盖模型结合马尔科夫链的一体化方法,并对动态子系统连接静态子系统的对应关系及简便算法进行了推广.这是一种综合许多成熟可靠性分析算法的方法,其低运算量和容易实施的特点在案例分析中得到充分展示.

地球同步轨道卫星多阶段任务可靠性建模

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动态多阶段任务分析方法来计算地球同步轨道卫星转移轨道段首次变轨的可靠性。经与传统非任务剖面可靠性分析方法的计算结果比对可知,基于任务剖面的可靠性建模分析方法可得到较为真实和精细的结果,有助于卫星的轻量化设计和研制效益提高。

一种考虑共因失效的PMS可靠性建模分析方法

共因失效(CCF)打破了系统内组件失效的独立性假设,会对系统特别是多阶段任务系统(PMS)的可靠性评估产生显著影响。针对多阶段任务系统中随机共因失效(PCCF)对任务可靠性的影响问题,对共因事件之间的关系进行分析,利用贝叶斯理论扩展了共因事件的概率模型,使其适用于互斥、相互独立和统计相关等多种统计关系。在此基础上提出了综合应用二元决策图(BDD)和马尔可夫(Markov)模型的模块化建模分析方法。首先,利用故障树对任务过程建模;然后,在考虑共因失效的情况下采用BDD和Markov模型分别计算系统中静态模块和动态模块;再次,由全概率公式计算任务可靠性;最后,以卫星首次转轨过程为对象,验证了方法的有效性,并通过与已有案例的对比,分析了共因失效对任务可靠性的影响。

基于分离BDD的通用多阶段任务系统可靠性分析

静态的通用多阶段任务系统的不完全覆盖、跨阶段依赖性极大地增加系统可靠性分析的复杂性和难度.基于SEA思想给出两级分离的组合方法将任务和阶段的不完全覆盖分割,通过新增的阶段代数规则和向后阶段依赖运算式处理跨阶段依赖性,并且充分利用高效的多阶段系统双值决策图,实现模型规模和运算的简化.最后,通过案例分析,将此分离BDD方法与三值决策图和多状态双值决策图对比,验证其精确、高效和模块化的优点.

基于BDD考虑共因失效的多阶段任务系统可靠性分析方法

多阶段任务系统同一部件或不同部件之间在不同任务阶段存在的相关性,对系统可靠性分析结果的准确性有着重要的影响。当考虑多阶段任务系统部件之间的共因失效时,用传统方法对系统进行可靠性分析会十分复杂繁琐。有鉴于此,提出一种基于二元决策图的考虑共因失效的多阶段任务系统可靠性分析方法。通过引入传播失效概率,建立各任务阶段扩展的故障树,并将其转化为系统BDD进行分析求解;给出多阶段任务系统的BDD算法以及系统可靠性函数的表达式,对系统进行可靠性评估。通过某柴油机冷却系统进行了可靠性分析验证,该方法能更好的处理部件间的阶段依赖性关系,而且对于共因失效问题的处理也更加简洁且计算简单易行。

具有多阶段任务需求的温备份系统可靠性分析

实际工程中很多系统的任务都具有多个阶段,且不同阶段的外界环境及系统需求均可能发生变化,而工作元件可在任意阶段发生失效,为系统的可靠性分析与建模带来了挑战。为增加系统的可靠性,一种常用的设计方法是配置备份元件。针对多阶段任务下基于需求的温备份系统可靠性建模问题,首先提出了一种基于多值决策图的方法,其次给出了处于不同状态的元件可靠性计算公式,最后通过算例表明该模型适用于具有多阶段任务需求的温备份系统可靠性分析。

多阶段系统可靠性的混合式分析

评述两种不同的多阶段任务系统可靠性分析方法:多阶段任务系统的双值决策图组合式方法和马尔科夫链方法.如果多阶段任务系统的每一阶段是静态的,最好采用组合式方法解决;如果其中的一些阶段是动态的,不全是静态的,可能只采用马尔科夫链方法,也可能采用既有组合式又有马尔科夫链的混合式方法.通过研究部件跨阶段依赖性的特征和混合式方法的特点,针对部件失效服从指数分布和系统失效满足一定条件,提出相应的简便算法.这种算法综合了多种成熟的可靠性分析方法,通过案例分析充分说明它的低运算量和容易实施的特点.

不完全覆盖的多阶段系统可靠性集成分析

针对多阶段任务系统的可靠性分析,提出系统分解方法.在不完全覆盖条件下,综合两种方法:静态的IGPMS-CPR算法和动态的覆盖模型结合马尔科夫链的一体化方法,侧重研究静态子系统连接动态子系统的特殊对应关系并提出相应简便算法.此方法有效地集成多种成熟的分析方法,通过案例分析阐述其低运算量和容易实施的特点.