竞争失效系统可靠性改进组合分析方法的研究

【摘要】：可靠性分析是复杂系统在设计、调试和维护中的一项重要任务,精准的可靠性分析能够帮助有效规避风险和降低损失。本文研究的是存在竞争失效行为的动态系统可靠性。竞争失效行为是指在功能相关系统中,触发元件的本地失效与依赖元件的传播失效在时域上的竞争关系:依赖元件的传播失效先发生,其他系统元件受影响而失效;触发元件的本地失效先发生,依赖元件被隔离,其他系统元件不受影响。在处理这类动态竞争系统时,通常采用组合方法。组合方法采用分而治之的思想,将系统划分为若干个静态系统并进行分析评估。现有的组合方法对静态系统的分析都基于故障树简化,这类方法需要生成多个简化故障树,并对故障树进行多次分析,效率不高。该论文针对这一问题提出了两种基于二元决策图(BDD)的改进组合方法:方法一称为BDD简化组合方法,是根据系统故障树先生成BDD,再根据不同事件发生条件下生成简化BDD,然后对简化BDD进行评估生成系统的条件失效概率,最后计算系统的不可靠性;方法二称为BDD赋值组合方法,是根据系统故障树先生成BDD,直接评估BDD得到系统条件失效概率的计算式,并根据不同的事件发生条件下的元件条件失效概率得到BDD节点的边概率,再将边概率代入计算式得到系统条件失效概率,最后计算系统的不可靠性;本论文将这两种方法应用到了两个案例系统可靠性分析中,证明了方法的实用性;并使用马尔科夫方法进行了方法正确性的验证;最后与基于故障树简化的组合方法进行了效率的比较,结果证明提出的改进组合方法能够减少故障树的生成个数以及故障树到BDD模型的转化次数,分析效率更高。