收藏本站
《北京交通大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多态网络系统可靠性评估方法研究

牛义锋  
【摘要】:现实生活中的网络系统都是在特定的条件下来执行既定的任务。由于受自身或外界不确定性因素的影响,系统及其组成单元在运行过程中一般会表现出多种不同的性能水平,这样的网络系统称之为多态网络系统。相对于二态网络系统模型(系统及其组成单元只有两种不同的性能水平),多态网络系统模型能够更准确地描述和刻画网络系统的复杂行为,在系统性能评估研究领域得到了越来越多的重视和应用。可靠性是现代技术系统安全运行的基本属性。在随机性因素相互交织的环境中,人们越来越重视系统提供服务的可靠性,因此,可靠性已经成为系统规划、设计、运行与管理的主要考量指标。作为评估复杂系统性能的基本工具,可靠性分析的主要目的之一在于对系统失效的可能性进行量化,它为人们提供了一种更有效的方式来理解系统在失效状态下的相关特性。本文根据可靠性理论及网络流理论,重点研究了多态网络系统可靠性评估的多态极小路方法/多态极小割方法,费用约束下的多态网络系统可靠性评估方法,以及可修复多态网络系统可靠性评估方法。更具体地讲,本论文的研究工作主要有以下几个方面:(1)多态极小路方法是多态网络系统可靠性评估的一种重要方法,该方法的核心是求解多态极小路问题。针对现有多态极小路数学模型的不足,根据多态极小路的特性定义了容量下界的概念,并利用容量下界构建了多态极小路的改进数学模型。在此基础上,提出了一种求解多态极小路的高效算法,并把该算法推广到求解无向网络的多态极小路。理论分析与数值试验都表明,提出的算法在求解多态极小路方面具有明显的效率优势。(2)多态极小割方法也是多态网络系统可靠性评估的一种重要方法,而求解多态极小路问题是该方法的核心。鉴于最小容量界在多态极小割问题中的重要作用,提出一种新的方法来寻找边的最小容量界;根据最小容量界,构建了多态极小割的改进数学模型。在多态极小割问题中,重复多态极小割的判定与识别是最艰巨也是最富有具挑战性的难题。从多态极小割的基本模型出发,深入研究了不同极小割产生重复多态极小割的深层次原因,并提出两个重要的判定准则来识别重复多态极小割。根据得到的理论结果,提出了一种新的、更高效的多态极小割求解算法,该算法的时间复杂度小于等于现有算法的时间复杂度,而数值试验的结果也表明,提出的算法在求解多态极小割方面具有显著的效率优势。(3)在实际应用中,除了可靠性指标之外,系统的运行费用也是衡量网络系统性能的重要指标之一。在资源约束条件下,费用问题关系网络系统运行的成本效率,是管理者在决策过程中必须要考虑的一个重要因素。把可靠性指标和费用指标结合起来考虑多态网络系统的综合性能指标—费用约束下的可靠性,该性能指标可以利用费用约束下的多态极小路来计算。为了提高费用约束下的多态极小路的搜索效率,提出两种有效的策略来缩减整个搜索空间。首先,利用容量下界的概念建立了费用约束下的多态极小路改进数学模型;其次,采用一种状态向量集分解方法把整个搜索空间分解成多个互不相交的子空间,丢弃那些不合格的子空间,而仅在剩下的子空间中寻找费用约束下的多态极小路。理论分析与数值试验都表明,提出的算法在求解费用约束下的多态极小路时更加实用、高效。(4)多态网络系统本质上是一个退化系统,当系统的性能发生退化而导致其服务水平不能够满足要求时,有必要对系统开展修复工作。针对可修复多态网络系统,提出了一个新的可靠性指标来衡量系统的性能。该可靠性指标不仅考虑网络系统应提供的可接受服务水平(即容量水平),而且考虑把网络系统从退化状态恢复到初始状态(最大状态)时的修复费用约束问题。提出了一种高效分解算法来计算该可靠性指标。该分解算法首先把满足容量水平的状态向量从整个状态向量空间中分离出来,然后再验证它们是否满足修复费用约束。由于只需对部分状态向量而不是全部状态向量进行枚举验证,该算法的计算效率明显胜过传统方法的计算效率。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:N945.17

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 喻子建;王金;李桂华;赵乃素;;复杂机械系统可靠性评估方法及内容的探讨[J];机械设计与制造;1990年01期
2 ;正在研究的新的系统可靠性评估方法[J];电子产品可靠性与环境试验;1997年02期
3 王欣;武月琴;赵琥;;基于设备试验数据的系统可靠性评估[J];航空标准化与质量;2009年06期
4 冉立,任震,黄雯莹;一种基于状态分析的Monte Carlo法[J];重庆大学学报(自然科学版);1993年06期
5 孙洪波,秦翼鸿,徐国禹;计及数据不确定性的发输电组合系统可靠性评估方法[J];电力系统自动化;1996年11期
6 江龙平,徐可君,隋育松,王海东,唐有才;考虑非临界损伤时机械系统可靠性评估新方法——系统退化法[J];机械强度;2001年03期
7 刘军;冯广斌;朱耀忠;;复杂电磁环境下的武器系统可靠性评估[J];科学技术与工程;2008年01期
8 柴建;黄藏红;师义民;;系统可靠性评估的多源信息融合方法[J];统计与决策;2005年23期
9 董聪,夏人伟;现代结构系统可靠性评估理论研究进展[J];力学进展;1995年04期
10 尹宗润;李俊山;苏东;孙衍欣;;基于Bayes-GO的复杂系统可靠性评估模型[J];计算机工程;2013年11期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 王银莎;栗文义;郭鑫;王瑞刚;;基于well-being模型的小型孤立发电系统可靠性评估[A];培养创新型人才、推进科技创新、推动转变经济发展方式——内蒙古自治区第六届自然科学学术年会优秀论文集[C];2011年
2 孙松成;李树勇;庞文峰;吴政宪;;特定系统可靠性评估的方法[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
3 孙海燕;谢彦民;邱震;白锐锋;;基于贝叶斯网络的综合原子时系统可靠性评估[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 牛义锋;多态网络系统可靠性评估方法研究[D];北京交通大学;2017年
2 尹晓伟;基于贝叶斯网络的机械系统可靠性评估[D];东北大学;2008年
3 汪海瑛;含大规模可再生能源的电力系统可靠性问题研究[D];华中科技大学;2012年
4 杨贺钧;计及多因素的含风能电力系统可靠性评估及优化研究[D];重庆大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡凡;智能变电站二次系统可靠性评估[D];山东大学;2015年
2 柳纯;机电系统动态可靠性建模与评估方法研究[D];东南大学;2015年
3 王喜艳;基于测试数据的民航信息系统可靠性评估模型[D];中国民航大学;2016年
4 王玲晓;基于架构的民航信息系统可靠性评估研究[D];中国民航大学;2016年
5 聂笑盈;民航旅客服务信息系统可靠性评估方法研究[D];中国民航大学;2015年
6 胡曹利;一类含间歇性能源的发电系统可靠性评估及优化配置[D];杭州电子科技大学;2016年
7 王磊;考虑不确定性的输电系统可靠性评估[D];华北电力大学;2011年
8 杨万君;武器系统可靠性评估算法分析及软件设计[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
9 刘敬杰;多种不确定性并存条件下的电气系统可靠性评估[D];河北工业大学;2014年
10 许鹏飞;权重表决系统可靠性评估模型研究[D];西南大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026