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专利号: 2021101558496
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑共因失效PMS的可靠性评估方法,基于离散时间贝叶斯网络方法评估多阶段任务的可靠性,在此基础上采用随机共因模型分析共因,并运用隐式法计算共因失效多阶段任务系统的可靠性,其特征在于,具体按以下步骤实施:步骤1,分析多阶段任务系统,根据系统的阶段数、各元件在不同阶段的失效函数、各阶段的可靠性标准,分别建立各阶段的离散时间贝叶斯网络模型;

步骤2,对于各个阶段的工作时间是确定且不相同的系统,固定各阶段的离散时间段个数,然后组合各阶段得到系统的DTBN模型,计算系统的可靠性;具体按以下步骤实施:步骤2.1,确定各阶段的离散时间段个数n,设系统由H个阶段组成,各个阶段的工作时间分别为T1,T2,…,Ti,…TH(1≤i≤H),将各阶段的离散时间段个数n设为一固定值,则可知各阶段工作时间离散后的时间段宽度为:步骤2.2,构造各个阶段的离散时间贝叶斯网络模型,具体包括:将各阶段参与工作的元件设置为根节点,按照元件的失效函数设置该元件对应在DTBN中节点的先验概率表,根据可靠性框图向DTBN映射规则,使用中间节点表示元件之间的连接关系,并采用将每个节点的父节点个数设置为2的级联节点的方式构造各阶段子系统的DTBN模型;

在所有阶段中元件均服从指数分布失效,指数分布的概率密度函数和累计密度函数下式:‑λt

f(t)=λe          (2)

如果元件在前一阶段中故障了,它将一直保持故障状态,并且无法在后续的所有阶段中正常工作;如果元素A在阶段j中失败,则元素将在阶段j+1之后处于失败状态;如果元素A在阶段j‑1中没有失败,则阶段j中处于状态k的元素的条件概率如下式:式中Δj和Δj‑1分别为阶段j和阶段j‑1被离散的时间段的宽度; 和 分别为原件在阶段j和阶段j‑1服从的指数分布的失效率;

步骤2.3,设置虚拟节点,将各节点的叶节点以级联节点方式与该虚拟节点进行连接;

同时使用有向边连接处于不同阶段的同一元件,继而组合了各个阶段的DTBN模型,得到了系统的DTBN模型;虚拟节点就表示系统,系统的可靠性就是该虚拟节点在最后一个状态的概率;

步骤3,分析多阶段任务系统的随机共因失效情况,构建一个包含元件的共因发生和不发生的所有组合的事件空间,然后评估每个事件的发生概率;然后评估在每个阶段每个概率共因事件(probabilistic common cause event,PCCE)发生下受共因失效影响的元件的总条件失效概率;具体为建立一个包含共因发生和不发生的所有组合的事件空间,并评估每种组合在不同关系下的发生概率:L

设有L个影响系统的共因,进行由共因的发生和不发生的2个不相交的事件空间,阶段i有Li个共因,i=1,2,...,H;每个组合称为概率共同事件(PCCE),如下式所示:式中:L1+L2+...+LH=L,

步骤4,使用每个PCCE下的总条件故障概率评估系统的DTBN模型;

假定存在PCCEk,则Pr(PMS失效|PCCEk)为系统故障概率;它是通过使用在步骤3中获得的元件的总条件失效概率评估在步骤2中建立的系统DTBN模型来计算;然后,利用全概率公式评估共因失效PMS的可靠性;

具体按以下步骤实施:

步骤4.1,构建受CC影响的所有元件的DTBN,并评估每个PCCE下这些圆晶的条件总故障概率;节点PCCE表示事件空间,其中包含CC发生和不发生的所有组合:在PCCEj下,用W表示出现的CCs的索引,PCCEj下圆晶C的条件总失效概率 计算如下:式中, 是在出现共因i的情况下圆晶C的条件失效概率;如果圆晶C不受共因i影响,则步骤4.2,评估每个PCCE下的总条件故障概率评估PMS‑DTBN模型:假定PCCEk发生,则将Pr(PMS失效|PCCEk)设为条件系统故障概率,通过使用在步骤4.1中获得的圆晶总条件故障概率来评估在步骤2中建立的DTBN模型;

步骤4.3,使用全概率定律评估PMS可靠性:

考虑共因失效影响的系统故障概率如下式: