基于广义随机Petri网的导弹系统测试性建模与指标评估方法研究

针对目前导弹测试性指标论证时缺乏有效方法支撑的问题,提出了一种基于广义随机Petri网（GSPN）的测试性建模方法。在建立导弹系统三维立体结构GSPN模型基础上,以各子系统的平面GSPN模型为研究对象,分析导弹系统故障检测及维修过程,同时根据国家军用标准GJB/Z1391—2006 故障模式影响及危害性分析指南对系统故障模式进行分类;基于GSPN模型可达标识图与嵌入马尔可夫链同构,以实存状态集和消失状态集表征库所变迁,采用同构法对测试性指标进行求解;以某型导弹子系统为例,对其测试性指标进行了评估,得到92%的故障检测率和90%的故障隔离率,验证了所提建模方法和相应算法的有效性,对测试性指标的权衡分析与评估具有指导意义。     

鱼雷装备测试维修Petri网模型与指标论证分析

针对鱼雷装备测试维修使用需求，采用广义随机Petri网模型对鱼雷装备进行测试维F修建模，并对测试性指标进行分析。分别建立鱼雷装备系统层和结构层GSPN模型，依据故障模式影响和危害性分析(变迁进行拓展，构建鱼雷装备基层级维修子网GSPN模型；采用同构法求解维修子网GSPN模型，利用的稳态可用度解析公式分析测试性参数与使用可用度(A0)之间的影响关系；以某型号鱼雷为例，开展测试性指标求解和模型仿真验证。研究结果表明，模型仿真可用度A0′=0.999 8，与系统要求值误差小于1%，验证了所构建模型的可行性和有效性。     

基于层次广义随机Petri网的测试性建模新方法

针对目前装备系统采用层次化、模块化设计,维修级别与测试性建模复杂度大大提高的问题,提出一种基于层次广义随机Petri网（HGSPN）的测试性建模方法。将主流模型和广义随机Petri网（GSPN）模型进行对比,阐明主流模型存在的问题,以及选择GSPN模型的原因;对装备进行层次划分,建立分层GSPN模型;系统及其组成元件存在多个故障模式,为区分这些故障模式提出一套完整编码方案;给出可达性算法获取层次相关性矩阵,运用测试性评估数学模型得到各层级的测试性水平,将各层级的测试性信息汇总,得到装备完整的测试性水平。以某型导弹发动机系统为例,建立其HGSPN模型,并对测试性指标进行确定,得到100%的故障检测率和66.7%的故障隔离率,验证了所提建模方法和相应算法的有效性。     

基于着色Petri 网的混杂监控系统建模分析

针对现有建模分析方法在混杂系统中系统建模和性能分析中表现的不足,提出一种基于离散事件监控框架的混杂系统仿真建模分析方法。应用着色Petri网技术构建混杂系统离散事件系统模型框架,内嵌连续系统模型,利用Petri网标识线性约束实现系统动态行为仿真分析和基于局部关联矩阵的Petri网监控设计。基于现有的离散事件动态理论的监控分析,采用离散事件系统Petri网监控方法实现混杂系统监控行为分析。并通过导弹拦截系统案例进行验证,实践结果证明了该混杂建模分析方法的可行性。     

基于Petri网的维修保障流程多层次仿真模型研究

基于Petri网的武器装备系统维修保障流程多层次仿真模型，从简单Petri网开始，用子网代替初始简单网的库所或变迁，自顶向下重复至理想的细化程度．系统的装备、资源及其动态协作关系用Petri资源、库所、变迁描述．其建模过程为：分析维修保障活动→划分活动为独立事件→建立保障流程描述的上层Petri网模型→分析独立的任务过程→得到子过程模型→基本事件的Petri网模型→利用模型仿真计算整个流程的参数及提出改进建议．并以飞机轮胎刹爆维修保障过程详述了该模型的建立．     

基于MC 仿真的系统可靠性建模分析

为解决复杂系统可靠性建模分析方法问题,提出一种利用MC(Monte-Carlo)仿真模拟系统可靠性建模分 析方法。生成符合要求的单元失效数据样本,依据单元失效与系统失效的逻辑关系开展系统级虚拟试验,获得系统 失效仿真数据,并对其进行统计分析得到系统可靠性指标;利用Simulink 对MC 方法进行模块化实现,建立图形化 可靠性建模分析仿真工具包。通过各种算例对上述方法的有效性进行验证,结果表明：基于MC 仿真的系统可靠性 建模分析方法精度与理论结果相当,且基于Simulink 实现了图形化工具包,便于在复杂系统可靠性建模和分析中实 际应用。     

考虑失效相关的系统动态可靠性模型

考虑共因失效这种重要的失效相关形式对系统可靠性的影响，运用载荷一强度干涉模型、顺序统计量理论以及随机过程建立了系统动态可靠性模型。在系统层运用载荷一强度干涉模型建立了失效相关系统可靠性模型。分析了随机载荷多次作用时系统的失效过程，根据随机载荷作用的统计学意义，运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用下的系统可靠性模型。在此基础上，运用泊松随机过程描述载荷的作用过程，建立了失效相关串联系统、并联系统以及愚／佗系统动态可靠性模型，并研究了系统可靠度随时间的变化规律。最后，运用Monte Carlo方法对所建立的可靠性模型进行了仿真分析，验证了本文模塑的正确性。     

基于时间扩展Petri网的实时嵌入式软件体系结构建模及可靠性评估

软件可靠性是软件质量评估最重要的指标之一,随着软件工程和组件重用技术的发展,近年来基于体系结构的软件可靠性评估已经成为工程研究的热点之一。为有效地提高软件可靠性,调研现有体系结构的可靠性评估模型,给出了现有体系结构模型的分类和模型代表,并分析了现有模型的不足。由于Petri具有良好的扩展性并且对异步和并行软件有良好的描述性,因此重点研究Petri网可靠性评估模型,通过划分时间变迁和瞬时变迁,并引入时间相关的可靠度,包括延时可靠度与时序可靠度,对Petri网进行了扩展,给出了时间扩展的Petri网进行体系结构建模方法。通过研究组件状态和系统可达状态的关系,创建可达状态转移矩阵,对系统进行可靠性评估。将所研究的方法应用于某航电嵌入式系统软件中,完成了体系结构建模及可靠性评估,并通过误差分析验证了该方法的有效性及准确性。     

维修机构Petri网建模方法研究

在分析维修机构的任务、过程和资源等建模要素的基础上,提出了面向任务的维修机构性能建模框架.分析比较了离散事件系统建模方法,提出了Petri网在维修机构建模中的优势.研究了维修机构基本建模元素的Petri网实现方法和系统冲突的三种消解策略,包括变迁优先级、可实施谓词和随机开关.为提高建模效率和简化模型结构,提出了系统合成、逐步求精和逐步抽象相结合的Petri网系统建模方法,研究了模型的解析和仿真分析方法.该方法满足维修机构形式化描述和定量性能分析的需要,可进行维修保障效果分析与优化.     

考虑共因失效的某发控系统可靠性分析

系统可靠性分析是一项系统性的研究和分析工作，传统的可靠性分析常常忽视共因引起的系统失效．针对传统方法的不足，建立了考虑共因失效的可靠性分析模型：首先不考虑共因失效的影响，求出系统的可靠度表达式，然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式．以该模型对某发控系统可靠性进行了分析，结果表明共因失效对系统的可靠性有很大的影响．     

考虑随机共因失效的战时合成部队任务成功概率仿真评估

共因失效是装备遂行作战任务过程中存在的一种常见现象,是影响战时装备任务成功概率的重要因素。分析合成部队装备层次结构,构建合成部队作战任务剖面,并对合成部队装备共因失效和维修保障特点进行分析;以合成部队进攻阶段任务为研究对象,提出合成部队任务成功要求;充分考虑随机共因失效、多种类装备、多作战单元协同作战、随机任务时间、换件修理时间等复杂因素对战时合成部队任务成功性的影响,建立基于蒙特卡洛方法的合成部队作战任务成功概率仿真评估模型;通过算例,验证仿真模型的可行性和有效性。研究结果表明：所建模型能够用于战时合成部队任务成功概率评估和作战任务时间的规划;合理配置各类备件的携行数量,可以提升战时合成部队任务成功概率。     

基于GO法和RCM的惯性导航系统预测维修平台设计

针对惯性导航系统（INS）结构复杂、难以进行精确的系统可靠性分析和维修优化等问题,提出了一种基于GO法和以可靠性为中心的维修（RCM）的INS预测维修平台设计方法。利用GO法建立INS的可靠性分析模型—GO图,依据部件的寿命分布函数及时间应力采样更新部件的可靠度,实现部件残余寿命及系统可靠度的动态预测和评估。对不满足系统可靠性指标的INS,利用综合评价法权衡部件的贡献度、失效频度、检测度等影响因素,计算出各部件的维修优先度。最后按INS部件失效率恒定、失效率可变及故障部件隔离等不同情况分别进行仿真验证,结果证明所设计的INS预测维修平台是可行的、有效的,评价结果可为维修计划的制定提供参考依据。针对惯性导航系统（INS）结构复杂、难以进行精确的系统可靠性分析和维修优化等问题,提出了一种基于GO法和以可靠性为中心的维修（RCM）的INS预测维修平台设计方法。利用GO法建立INS的可靠性分析模型—GO图,依据部件的寿命分布函数及时间应力采样更新部件的可靠度,实现部件残余寿命及系统可靠度的动态预测和评估。对不满足系统可靠性指标的INS,利用综合评价法权衡部件的贡献度、失效频度、检测度等影响因素,计算出各部件的维修优先度。最后按INS部件失效率恒定、失效率可变及故障部件隔离等不同情况分别进行仿真验证,结果证明所设计的INS预测维修平台是可行的、有效的,评价结果可为维修计划的制定提供参考依据。     

核电站厂用电供电可靠性及建模

冗余供电方式可以提高核电站厂用电系统的安全可靠性,基于可靠性理论,分析并推导单向切换双冗余、双向切换双冗余、单向切换多级冗余三类供电模式的可靠性,分析系统结构因素,提出单向切换多级冗余作为核电站实际供电模型;该模型符合纵深防御原则、单一故障准则的设计理念,同时体现供电优先级别、可维修检验的工程要求.     

某电液伺服系统的冗余控制

针对现代武器系统可靠性的要求,提出双CPU冗余控制技术.简要介绍电液伺服系统的原理,详细阐述了基于双CPU冗余控制硬件系统和软件系统的具体实现方法,重点分析故障检测模块和主从CPU的无扰动切换的实现方法,并进行半实物仿真分析.仿真结果表明:该方法可有效提高系统的可靠性并实现系统的无扰动切换,具有一定的应用价值.     

基于灰色模型的某型装备可靠性相关参数预估

某型装备的无故障时间和故障间隔时间是系统重要的可靠性参数,装备的此类数据样本较少,而无故障时间基本服从指数分布,采用灰色模型建模比较合适。在对原始可靠性数据应用动态数据更新的方法进行重新构建的基础上,建立了基于动态数据更新的无故障时间和故障间隔时间预估模型。通过比较不同模型精度检验方法的评价结果,验证了该方法具备较高的预估精度,对模型更具实际应用意义的模型外推精度预估分析表明,该方法具有一定的应用价值。     

基于刀具失效率的换刀策略研究

将影响机加工艺可靠性的主要因素刀具的失效率作为研究对象,将刀具的切削参数作为随机变量,以最大似然估计为基础,结合可靠性分析方法,建立机加工艺系统的动态可靠性数学模型,推导各工序刀具的失效率计算公式。在此基础上,以刀具失效率为判据,建立了如何确定被更换刀具的工序及换刀时间的方法。研究结果表明,当整体工艺流程系统可靠度低于某一阈值时,即可确定更换刀具的时间,再应用刀具失效率模型,就能够迅速找出失效率最大的工序所使用的刀具,并及时更换,从而确保刀具在失效之前满足工艺可靠性要求,最大限度地利用刀具,减少换刀次数,降低成本,从而保障整体工艺系统的高可靠性。