航天测控系统Markov可靠性模型的自动生成

航天测控系统的可靠性分析关系到航天飞行任务能否顺利完成,并通过对不同测控方案的分析,发现薄弱环节,优化测控系统的顶层设计.由于测控系统组成及其任务需求的复杂性,依靠人工完成对系统的描述和模型生成不仅效率低下,而且很难保证模型的准确性.基于可扩展标记语言(extensible markup language,XML),提出了测控资源元数据和测控任务的规范化描述方法,并由计算机辅助生成基于Markov的系统可靠性模型.提出了Markov模型的自动生成算法,通过算例证明了规范化描述方法和模型自动生成算法的有效性.

一类分布式传感器网络的FNN Markov可靠性模型

针对分布式传感器网络中故障点多、可靠性参数估计困难的特点,文章提出了一种基于模糊神经网络的Markov可靠性模型。仿真结果表明,神经网络收敛时的可用度与Markov模型计算值的相对误差在数量级,从而验证了所提模型的正确性。

基于主动学习代理模型的结构时空相关可靠性分析方法

结构的极限状态方程常为隐函数,受到不确定性、时间和空间的影响,导致其输出为时变随机场。由于结构失效通常是小概率事件,需要大量有限元模拟,现有方法难以适用。尽管一阶/二阶可靠性分析方法可用,但精度和效率有限。该文提出基于主动学习Kriging代理模型的时空相关可靠性分析方法,旨在提高计算效率。首先推导随机样本在时空域内的极值符号预测概率,然后构建相应的学习函数。通过选择具有最小符号预测概率的候选样本加入训练集,并序列地更新Kriging模型,直至所有候选样本的准确预测概率超过99%,同时计算失效概率。通过3个算例验证了所提方法的效率和准确性,为时空相关可靠性分析提供了新思路。

基于Markov模型的风光互补能源系统可靠性研究

为有效提高风光互补能源系统运行可靠性,增加风光能源在综合能源中占有比,提出一种基于Markov模型的风光互补能源系统可靠性研究方法。首先,利用Markov链分别对风、光、储系统做随机建模,确定分布式系统运行状态的关联,研究每个子系统的稳态故障率与修复率;其次,将电力系统运行可靠性指标引入到系统的运行过程中,寻找各子系统最佳组合方式及容量配比;最后,以IEEE39节点和风-光-储系统组成的风光互补能源系统仿真分析,验证所提方法的有效性。

基于故障相关性的随钻方位电磁波测井仪器可靠性失效建模研究

随钻方位电磁波测井仪器作为石油勘探开发的高端装备,对于实时钻井地质导向、井眼轨迹优化及提高储层钻遇率具有十分重要的意义.但因井下复杂环境应力的影响,导致仪器故障率不断升高同时测井响应出现畸变、极值甚至重合,不仅对实时地质导向造成极大影响并且难以给出合理准确的解释.因此,本文以AziExpress随钻方位电磁波测井仪器为研究实体,通过环境应力可靠性试验对仪器内部天线系统失效模式进行分析.同时对天线系统主要部件的失效时间进行统计并结合历史故障及维修统计数据拟合可靠性失效分布模型,再利用K-S检验法对天线系统各主要部件失效分布模型进行检验.最后依据失效分布模型计算各主要部件的可靠性性能指标,结合失效概率密度函数、失效率、累积失效分布函数对天线系统的可靠性进行分析与评价.研究结果表明,威布尔失效分布模型对于随钻方位电磁波测井仪器天线系统主要部件的最小拟合优度检验值D_(n)为0.131,基于故障相关性的可靠性建模方法能够对仪器天线系统可靠性仿真分析与预测提供依据.

基于广义超椭球模型的结构非概率可靠性指标

非概率凸集合模型仅需获知结构不确定性的范围或界限来度量结构可靠性,因而适用于小样本不确定性结构工程问题.针对广义超椭球模型,对其非概率可靠性度量问题进行了研究.首先,提出了基于广义超椭球模型的简单非概率可靠性指标,定义为结构功能函数的均值与离差之比,并讨论了该可靠性指标的不一致性问题.其次,为克服上述不一致性问题,提出了一种比例因子非概率可靠性指标,定义为不确定域向外扩大或向内收缩时,失效面与不确定域接触的最小比例因子.最后,通过3个工程算例分析验证了所提非概率可靠性指标的有效性和可行性.

基于混合模型的复杂舰载信息系统可靠性测试技术

复杂舰载信息系统在未来海战场战争中扮演着至关重要的角色,必须在未来更加复杂多变的战场环境下保持稳定可靠的性能。面对未来更加复杂多变的战场环境,软件可靠性测试面临众多挑战。现有的软件可靠性测试理论难以满足复杂舰载信息系统任务繁多、状态多样、交互复杂的特点,并且缺乏有效的测试数据生成手段。为了解决这个问题,结合Musa方法和Markov链模型思想来构建操作剖面,并生成可靠性测试用例。将操作剖面模型定义的使用用例集和Markov链表示的状态迁移模型相结合,生成测试用例。通过实例分析和对比实验,采用混合模型生成的测试用例集具备良好的稳定性,并且能够满足复杂舰载信息系统可靠性测试的需求。

多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。

多因素影响下无人机编队任务可靠性模型构建研究

针对多因素影响下无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)编队任务可靠性问题,提出了无人机编队任务可靠性双层模型。首先,基于故障树分析方法,构建了无人机编队任务可靠性下层模型,描述无人机编队的故障状态;其次,基于Markov模型构建无人机编队任务可靠性上层模型,描述无人机编队任务过程中,阶段及状态的转换;最后,建立任务可靠度求解的双层模型对无人机编队任务可靠度进行仿真模拟。设定应用场景仿真验证,仿真结果表明:在起飞/爬升阶段和巡航阶段,本文方法与传统故障树法所计算的任务可靠度结果一致;在侦察阶段,本文方法比传统故障树法的任务可靠度计算结果高0.012 5,给定显著性水平,本文算法的可靠度结果均落在置信区间内,验证了计算结果的可信性。

复杂金融网络级联失效模型仿真及可靠性分析

复杂网络中级联失效现象会导致网络大面积崩溃进而导致一系列灾难性后果,通过对其建模、仿真和定量分析可以有效预防和解决级联失效问题。本文在复杂网络理论基础上,基于复杂网络的动力学特征和级联失效机理,运用图论语言建立了金融网络模型;首次将级联失效经典模型运用到复杂金融网络研究中,提出了金融网络级联失效模型。然后通过仿真定量分析了不同条件下金融网络级联失效模型的可靠性,验证了模型的有效性,有助于复杂金融网络失效的预防及进一步研究。研究发现:第一、在金融网络级联失效模型仿真过程中,增加迭代次数,会导致网络效率下降,节点失效率上升。当网络受到蓄意攻击时,网络效率迅速下降,节点失效率快速上升;网络受到极大冲击,且这种冲击远大于随机攻击情况下。第二、同一种攻击方式下,提升风险容忍系数α,有助于提高网络效率、降低失效率,提升网络可靠性,甚至可以避免网络级联失效的发生,但这会付出相应的成本。

基于Markov模型与GO法的智能变电站继电保护系统实时可靠性分析

智能变电站的全站信息数字化为继电保护信息的实时采集提供了基础,但是智能变电站继电保护系统可靠性的分析还停留在滞后于实时运行状态的估算阶段。以智能变电站采集实时报文数据作为继电保护系统在线监测数据,研究了继电保护装置的实时可靠性。首先从智能变电站在线监测出发,对智能变电站报文进行分类,确定继电保护装置的状态划分。然后通过Markov模型对继电保护装置的可靠性进行分析,并根据多状态的特点,使用GO法对继电保护系统可靠性进行分析,实现了继电保护装置和系统的实时可靠性分析功能。最后以某变电站线路保护系统为算例,证明了该方法为智能变电站保护系统实时可靠性的分析提供了有效手段。

电子系统的Markov模型和云可靠性评价方法

针对传统的Markov模型可靠性评价方法难以体现复杂可变工作条件对电子系统可靠性影响的问题,根据云模型融合随机性和模糊性的特点,将云模型和Markov模型相结合,提出了基于Markov模型的云可靠性评价方法.首先根据电子产品和维修人员的特点,建立失效率和修复率关于环境条件和维修人员生理状况的适应能力云模型,然后根据实际的工作条件情况建立工作条件云模型,最后由适应能力云模型和工作条件云模型通过X条件云发生器生成失效率云和修复率云,并作为输入参数代入Markov模型进行可靠性评价.该方法考虑了环境条件和维修人员生理状况对系统可靠性的影响,其评价结果更接近于系统的真实情况.采用该方法对某双机冷备系统的分析表明:在温暖、电压稳定和维修人员身体状况良好时,工作条件变化导致系统可靠度和可用度的下降幅度低于0.5%;在寒冷、电压不稳和维修人员身体状况一般时,工作条件变化导致系统可靠度和可用度的下降幅度最大可达90%,与实际情况相符.

Markov模型的软件可靠性测试充分性问题的研究

在分析现有Markov模型的软件可靠性的充分性判别的基础上,定义了严格转移概率的概念,提出了基于严格转移概率的测试充分性判别方法。将Markov模型转化为严格Markov模型,在每个边或者状态的差异计算时引入严格转移概率,对可达相异转移集中所有可达相异转移k的转移概率进行原转移概率对应计算后进行求和再平均运算,得到的结果作为每个边或者状态的差异值。实验表明严格测试充分性判别方法比非严格Markov模型方法更稳定、有效。

主接线可靠性评估中断路器的 Markov 可靠性等效模型

本文在应用Ｍａｒｋｏｖ过程对变电主接线进行可靠性评估的过程中，对其中的主要元件断路器进行了专门讨论，深入阐述了断路器在运行中可能出现的各种故障，并运用Ｍａｒｋｏｖ过程的基本理论，对其经故障统计得出的原始状态空间图按正常、拒动、其它扩大型故障（除拒动外）和非扩大型故障进行状态合并、得到能全面反映断路器各种故障模式的可靠性等效模型。

一种基于Markov模型的星载计算机系统可靠性评测的新方式

可靠性在星载计算机系统中具有非常重要的作用。现以Markov链为基础,提出了一种新的估计星载计算机系统可靠性的统计使用检测方法。首先通过对故障的传播进行分析,对检测过程中Markov链上由故障产生的状态转移描述方法进行了改进,将“故障不一定产生失效”的现象用Markov链描述出来。其次,提出了程序执行路径的概率计算方法,并且用该方法对星载计算机可靠性进行了估计。最后通过仿真实验表明了该计算方法的有效性。通过对故障状态转移的分析和路径概率计算方法的提出,使星载计算机系统可靠性评测更能反映实际情况。

基于Markov模型的电解电容可靠性评估

基于Markov(马尔可夫)模型提出了一种对电解电容可靠性评估的方法.文中分析了电解电容的等效电路模型、老化损伤机理,通过RESR(等效串联电阻)表征了电解电容的失效率,然后将电解电容分为正常、老化损伤和完全失效三状态.根据马尔可夫模型建立电解电容的状态转移图,求出其可靠性,以开关电源的BUCK电路为例,通过仿真试验算出了电解电容实时的RESR和失效率,进而完成了对其可靠性的表征.

熔盐罐罐底角焊缝疲劳可靠性评估方法及应用

为了准确评估熔盐罐罐底角焊缝服役过程中的疲劳可靠性,将应力影响因素和疲劳模型参数随机化,提出了一种基于应力-强度干涉理论的角焊缝疲劳可靠性评估方法。通过雨流计数法获得典型的熔盐液位变化幅值并统计其出现频率;建立了真实尺寸的角焊缝数值模型并获得其应力分布;基于角焊缝尺寸、载荷等应力影响因素的正态分布模型,应用拉丁超立方抽样方法对其抽样统计,从而获得角焊缝焊趾处等效结构应力的分布模型;对ASME BPVC.Ⅷ.2—2023标准中疲劳寿命模型的主应力-寿命曲线参数进行随机化,基于应力-强度干涉理论,建立了角焊缝疲劳可靠性评估模型;对某光热装置低温熔盐罐罐底角焊缝的疲劳可靠性进行实例分析。结果表明:一个季度内熔盐罐液位变化主要有6种典型工况,最大液位波动为1.55~12.39 m;角焊缝最大应力位于其内侧焊趾处,为301.5 MPa;多载荷下角焊缝的疲劳寿命均值为46 a,服役3 a后角焊缝的疲劳失效概率为0.040 6,服役30 a后的失效概率为0.335 9。

基于Markov模型对智能变电站二次系统可靠性评估

可靠性在智能变电站的设计及运行维护中是重要因素。对于目前智能变电站二次保护系统可靠性评估不够完善,将智能变电站二次保护系统采取了状态划分,并基于Markov模型建立了智能变电站二次系统的可靠性的评估模型。并借助实例分析了修复率对系统故障率的影响。结果表明提高修复率可以降低智能变电站二次系统故障率,当修复率成倍变大时二次系统整体故障率降低大约30%左右,同时显性故障率下降显著,隐性故障率下降率较低。在二次系统中可以通过提高修复率来提高系统的可靠性。

基于Markov模型的高速列车牵引传动系统可靠性评估

研究高速列车牵引传动系统关键设备故障机理,分析其可靠性及失效率模型,并对系统定义了"安全"、"亚安全"和"故障"三种状态,建立系统马尔科夫(Markov)状态转移模型,求解出系统可靠性随时间的变化趋势图,并对比分析不同设备在不同失效率条件下对系统可靠性的影响。对列车安全评估及维护维修具有一定的指导意义。

基于Markov模型的可维修双机热备系统可靠性分析

为了综合考虑维修性、故障检测率及共因失效对双机热备系统可靠性的影响,利用马尔可夫模型对可维修双机热备系统进行可靠性分析。由系统状态转移关系建立双机热备系统的状态转移图,由于备用单元发生不可测失效时不能及时对其进行维修,提出在状态转移图中增加一个状态来区分此种降级工作状态。根据状态转移图得到系统状态转移方程并借助Matlab对其进行求解,得到故障检测率、失效率、维修率与共因失效因子为不同取值时的系统状态概率图。分析结果表明,维修率对可维修双机热备系统达到平稳状态所需时间贡献较大,系统工作状态概率值与故障状态概率值则由故障率与修复率的比值、故障检测率及共因失效等因素共同决定。