一种用于电路脆弱点识别的综合重要度分析方法技术

本发明专利技术提供了一种用于电路脆弱点识别的综合重要度分析方法，采用节点的关联重要度描述与该节点直接相连的节点个数，采用位置重要度描述网络中节点在网络拓扑中的位置，采用失效率重要度描述网络中节点自身发生失效的可能性大小，累加得到节点的综合重要度。本发明专利技术可以准确的分析得出复杂电子系统组成元器件重要度，有效地支撑了电子系统的剩余寿命预测或可靠性分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重要度计算方法，涉及电子系统脆弱点分析、可靠性分析与设计、剩余寿命预测等对重要度的需求应用。
技术介绍
随着电子技术、微电子技术、半导体制造技术等科学技术的发展，电子系统也越来越多地成为控制、动力、电源等功能系统不可或缺的关键组成部分。研究和实践均证明，电子系统往往比机械系统等更早出现故障或失效。因此，分析和设计高可靠的电子系统，以及诊断、预测已有电子系统的剩余寿命，已成为保障全系统/设备，特别是航空航天、国防装备、电力、核等系统或设备安全服役的关键基础技术。因此，为了提高复杂电子系统固有可靠性，往往需要在设计阶段进行电路的可靠性分析，发现容易发生故障或失效的元器件，进而进行加固处理；同时，为了准确评估复杂电子系统的寿命，而建立元器件到系统各个层次的完备的、用于剩余寿命预测的物理模型，往往比较困难。因此，通过对电子系统的电路结构和电子元器件进行重要度分析，得到复杂电子系统中最容易失效的关键器件，用关键器件的寿命来表征整个产品的寿命往往是更合理的选择。根据不同的应用情况，重要度有多种定义和计算方法。1967年，B.J.Garnick提出要建立系统中各单元相对重要性的排列设想；1969年，Z.W.Birnbaum首先提出的且在生产实际中被广泛应用的结构重要度(structuralimportance)和概率重要度(Birnbaumreliabilityimportance)；1974、1975年，W.E.Vesely，J.B.Fussell，P.Chatterrjee先后提出了最小割集重要度概念；1975年，H.E.Lambert提出了关键重要度(criticalityimportance)、序贯重要度、危险比例因子重要度等概念；1975年，R.E.Barlow和P.Proschan提出的B-P重要度(B-Pimportance)；1977年，D.A.Butler定义的一种不依赖于部件的可靠度仅依赖于割集和路集的部件重要度C-重要度(Cutimportance)和P-重要度(Pathimportance)；1982年，K.Nakashim提出了方差重要度；1983、1984年，P.S.Jakso，史定华将重要度的概念从单调关联系统推广到非单调关联系统；1988年，Zhi-JiePan等介绍了模特卡罗方差重要度(Monte-Carlovarianceimportance)等。现有的重要度方法多是从故障树分析的角度开展研究。将电路系统抽象成网络模型，分析其网络重要度仍没有全面的计算方法。而已有的网络可靠性分析等多从图论的角度，仅分析网络节点所处结构的重要度以及节点间联接的可靠性，并不能适用于电路系统可靠性分析与设计或寿命预测的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种综合重要度分析方法，在复杂电子系统多元器件构成的网络模型中，可实现易发生故障或失效的元器件(称之为脆弱点)的识别。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：(1)采用节点的关联重要度描述与该节点直接相连的节点个数，节点的关联重要度式中，Cd(vi)＝d(vi)为节点vi的度，d(vi)是与节点vi直接相连的节点个数，n为网络节点的总数；(2)采用位置重要度描述网络中节点在网络拓扑中的位置，节点的位置重要度式中，为节点vi的紧密度，vij为节点vj到节点vi的距离；(3)采用失效率重要度描述网络中节点自身发生失效的可能性大小，节点的失效率重要度式中，λ(vi)为节点vi的失效率；(4)计算节点vi的综合重要度K(vi)＝CD(vi)+CC(vi)+CP(vi)。本专利技术的有益效果是：可以准确的分析得出复杂电子系统组成元器件重要度，有效地支撑了电子系统的剩余寿命预测或可靠性分析。附图说明图1是开环Boost电路原理图；图2是开环Boost电路的等效网络模型。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术针对电子系统构建的网络模型，结合各个元器件，即节点在网络拓扑中与之直接关联的节点个数(称为关联重要度)、节点在网络拓扑中的位置(称为位置重要度)以及节点本身的失效率(称为失效率重要度)，提出了一种可用于电路脆弱点识别，能更加全面、真实地反映一个节点(元器件)重要度的方法。结合复杂电子系统组成元器件构成的网络模型，以每个元器件为网络的一个节点。本专利技术的综合重要度计算公式如下K(vi)＝CD(vi)+CC(vi)+CP(vi)(1)式中，K(vi)——节点vi的重要度；CD(vi)——节点vi关联重要度；CC(vi)——节点vi位置重要度；CP(vi)——节点vi的失效率重要度。其中，(1)关联重要度节点的关联重要度描述的是与该节点直接相连的节点个数，用节点的度指标Cd(vi)来表示，对其进行归一化处理后，节点的关联重要度CD(vi)的计算公式为CD(vi)=Cd(vi)Σk=1nCd(vk)---(2)]]>式中，Cd(vi)＝d(vi)，为节点vi的度，d(vi)是与节点vi直接相连的节点个数，n为网络节点的总数。(2)位置重要度位置重要度用于描述网络中节点在网络拓扑中的位置，用节点的紧密度指标Cc(vi)来表示，对其进行归一化处理后，节点的位置重要度CC(vi)的计算公式为CC(vi)=Cc(vi)Σk=1nCc(vk)---(3)]]>式中，为节点vi的紧密度，n是网络节点总数，vij为节点vj到节点vi的距离(这里有相连关系的两个节点之间距离均为1)。(3)失效率重要度失效率重要度用于描述网络中节点自身发生失效的可能性大小，其值越大，对应节点的可靠性越低。设节点vi的失效率为λ(vi)，对其进行归一化处理，节点的失效率重要度CP(vi)的计算公式为CP(vi)=λ(vi)Σk=1nλ(vk)---(4)]]>式中，λ(vi)为节点vi的失效率，可以采用应力分析法进行计算。本专利技术以开环Boost电路为例，开环Boost电路是一种升压型的非隔离DC-DC变换电路，该电路存在充电和放电两种工作过程，其电路结构如图1所示。构建图1开环Boost电路对应的网络模型，如图2所示。在图2等效网络模型基础上，进行重要度计算，结果如表1所示。表1开环Boost电路元器件的重要度分析结果从表1中可知，电容C的重要度值最大，为1.0755，是Boost转换器的关键器件。...

【技术保护点】
一种用于电路脆弱点识别的综合重要度分析方法，其特征在于包括下述步骤：(1)采用节点的关联重要度描述与该节点直接相连的节点个数，节点的关联重要度式中，Cd(vi)＝d(vi)为节点vi的度，d(vi)是与节点vi直接相连的节点个数，n为网络节点的总数；(2)采用位置重要度描述网络中节点在网络拓扑中的位置，节点的位置重要度式中，为节点vi的紧密度，vij为节点vj到节点vi的距离；(3)采用失效率重要度描述网络中节点自身发生失效的可能性大小，节点的失效率重要度式中，λ(vi)为节点vi的失效率；(4)计算节点vi的综合重要度K(vi)＝CD(vi)+CC(vi)+CP(vi)。

【技术特征摘要】
1.一种用于电路脆弱点识别的综合重要度分析方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)采用节点的关联重要度描述与该节点直接相连的节点个数，节点的关联重要
度式中，Cd(vi)＝d(vi)为节点vi的度，d(vi)是与节点vi直接相连的节
点个数，n为网络节点的总数；
(2)采用位置重要度描述网络中节点在网络拓扑中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭阳明，马捷中，姜学锋，刘君瑞，王红，杨冬健，杨占才，
申请(专利权)人：西北工业大学，中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61