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[期刊论文] 胡启国 何金银
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:多阶段系统因阶段任务的关联性,元件的共用性,导致系统可靠性建模难度大,求解过程复杂,对此提出基于累积损伤模型的多阶段系统可靠性分析路集组合方法.针对元件跨阶段相关性以及各阶段失效率不同问题,利用元件累积损伤模型,考虑元件历史损伤,求取元件各阶段累积失效分布进行描述.系统路集组合方法利用多阶段系统故障树映射成贝叶斯网络方法建立多阶段系统可靠性模型,通过遍历贝叶斯网络求取各阶段最小路集.针对路集间的相关性以及规模过大问题,采用变量消元法推导出的不交化公式实现路集去相关性与共用元件的条件概率关系缩减最小不交路集规模.再按元件条件概率关系对各阶段最小不交路集进行组合求和.该方法避免了传统贝叶斯网络方法因阶段状态离散过多造成的条件概率表规模大、存储空间需求大、运算量大的问题以及PMS-BDD方法对变量排序有严格要求的限制与难以求解含有多种分布类型元件的系统可靠性问题.对某地球同步轨道卫星进行了多阶段系统可靠性建模与求解,并与PMS-BDD方法相对比,验证了路集组合方法的正确性....
[专利] 发明专利 CN201810997660.X
重庆交通大学 2019-01-22
摘要:本发明提供的一种基于累积损伤模型的多阶段系统可靠性分析路集组合方法,包括步骤S1:建立多阶段系统的故障树和贝叶斯网络;S2:获得多阶段系统的各个阶段的最小路集,并对最小路集进行排序;S3:对最小路集进行不交化处理,得到不交化后的路集;S4:得到化简后的路集;对化简后的路集进行排序,得到多阶段系统的路集组合;S5:计算元件在多阶段系统的路集组合的任意阶段的累积失效分布、各阶段可靠条件下的寿命概率分布和任意阶段的可靠度;本发明避免了传统贝叶斯网络方法因阶段状态离散过多造成的条件概率表规模大、存储空间需求大、运算量大的问题以及PMS‑BDD方法对变量排序有严格要求的限制与难以求解含有多种分布类型元件的系统可靠性问题。
[专利] 发明专利 CN201810998045.0
重庆交通大学 2018-12-14
摘要:本发明提供的一种多阶段任务系统冗余配置优化方法,包括步骤S1:建立多阶段系统的故障树和贝叶斯网络,获得多阶段系统的路集组合;S2:建立元件累积损伤模型,计算元件在各阶段的可靠度,带入多阶段系统的路集组合,得到多阶段任务系统可靠度;S3:建立多阶段任务系统冗余配置的优化数学模型;S4:代入多阶段任务系统可靠度,利用遗传算法,求解优化数学模型,获得最优元件配置基因;本发明采用遗传算法寻找系统的最优配置,采用元件冗余跨阶段共用能在不降低系统可靠性前提下显著降低造价、系统重量等性能参数,考虑失效率的不确定性获得的系统鲁棒性冗余配置结构能够显著地抵抗不确定因素的变化对系统可靠性造成的影响使系统可靠性具备稳定性。
[硕士论文] 何金银
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:多阶段任务系统(Phased-Mission Systems,PMS)广泛存在于航空航天,汽车等大型复杂设备中。大型复杂设备功能的完成往往是由一系列阶段任务组成,如导弹的攻击任务分为发射、惯性制导、末端制导三阶段组成。不同的任务阶段其系统组成,元件配置各不相同,加之系统内部以及各阶段系统间存在元件的共用,这使得PMS在可靠性建模与计算,基于可靠性的冗余配置优化以及维修策略方面相比单阶段系统变得更加复杂。本文从以下几方面对PMS进行了研究:
  1)针对PMS因阶段任务的关联性,元件的共用性,导致建模难度大,求解过程复杂,提出基于贝叶斯网络链式规则以及条件独立性规则的系统路集组合方法。针对元件各阶段失效率不同问题,利用元件累积损伤模型(Cumulative Exposure,CE),考虑元件历史损伤,获得元件各阶段的累积失效分布来描述元件的跨阶段相关性。针对元件各阶段失效率相同情况,采用条件剩余寿命模型描述元件的跨阶段相关性。该方法避免了传统贝叶斯网络方法因阶段状态离散过多造成的条件概率表规模大、存储空间需求大、运算量大的问题以及PMS-BDD方法对变量排序有严格要求的限制以及难以求解含有多种分布类型元件的系统可靠性问题。对某地球同步轨道卫星进行了PMS可靠性建模与求解,并与PMS-BDD方法相对比,验证了路集组合方法的正确性;
  2)针对现有PMS冗余配置优化未考虑阶段间元件共用、冗余共享以及元件失效率的不确定性问题,本文结合路集组合方法与遗传算法提出PMS冗余配置优化三大模型:考虑阶段间元件共用PMS冗余优化模型Ⅰ;考虑阶段间元件共用、冗余共享的PMS阶段冗余共享优化模型Ⅱ;考虑阶段元件共用、冗余共享、考虑失效率不确定性的PMS阶段冗余共享鲁棒性优化模型Ⅲ。以实例验证了采用阶段冗余共享能够在不降低系统可靠性情况下显著降低系统设计费用,采用考虑不确定性的鲁棒性优化模型Ⅲ在设计变量存在变化时,系统能有效抑制设计变量变化对系统造成的影响;
  3)PMS本质上是由多个元件组成的多元件系统,基于此观点对PMS进行了多元件机会维修策略优化,采用本文提出的路集组合方法与二分法求得满足系统最低可靠度要求的最佳机会维修计划,该维修策略以整体PMS最小维修费用为目标。算例结果表明,采用机会维修与各元件单独维修相比其维修成本降低了269%。
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