一种用于系统因素结构反分析的分类推理法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于系统因素结构反分析的分类推理法，其特征在于，为了解系统在工作环境因素变化过程中系统可靠性的变化，根据其对应关系进行逻辑推理得到规则形成系统的等效响应结构，并得到适合系统工作的因素状态组合，建立了系统因素结构反分析子框架，分类推理法是基于表法的一种系统因素结构反分析方法；其包括如下步骤：确定影响系统的外界环境因素、收集相关的系统可靠性数据、实施分类推理法；本发明专利技术可用于了解系统运行过程中与可靠性相关的数据，进而分析得到在何种因素组合下将导致系统故障发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全系统工程，特别是涉及了解系统运行过程中与可靠性相关的数 据，进而分析得到在何种因素组合下将导致系统故障发生。
技术介绍
系统工作于环境之中，环境因素的变化可能影响到系统的某些工作状态。那么哪 些环境因素条件对系统有影响作用，环境因素在什么范围内变化时对系统有影响，有什么 样的影响，这些都是要研究的问题。即如何找到这些因素的某种特定值组合，使系统在这种 环境因素组合条件下保持一个理想的状态。 提出的空间故障树SFT理论认为系统工作于环境之中，由于组成系统的基本事件 或物理元件的性质决定了其在不同条件下工作的故障发生概率不同。即系统在影响系统状 态的工作环境因素值的不同组合下，其系统状态是不一样的。例如系统工作在不同的温度， 湿度，气压等环境下，其可靠性可能是不同的。这也是实际存在的事实。对于上述提出的问 题，其实是在已知环境因素变化和系统特征响应的基础上对系统响应结构的一种分析，即 系统因素结构反分析。 由于对系统内部结构的未知，只能从系统对外界环境因素变化的相应来进行研 究。目前对于相关研究不多见，卜文绍等的考虑电流动态的无轴承异步电机解祸控制策略； 李叶林等的双缓冲腔环形间隙对凿岩机缓冲系统动态特性的影响;李明辉等的一种新的含 可达影响因子的系统结构分析算法;李明辉等的通信网络系统结构分析;王辉等的基于多 分辨率分析的模糊系统结构辨识算法。但从系统工作环境因素对系统等效响应结构进行分 析尚未出现。 提出了在SFT下的系统因素结构反分析框架。其目的在于得到与被分析系统对工 作环境因素变化响应一致的等效响应结构。 1连续型空间故障树的基本概念 CSFT目前基本构架已经建立。CSFT所处理的数据，即系统中发生基本事件的元件对于 工作环境变化导致元件故障变化的规律是已知的，是可以用函数表示的，可以是初等函数， 也可以是分段函数。如下简要介绍CSFT形成过程中的相关概念。 给出CSFT建立过程中的例子。该系统由多个二极管组成，二极管的额定工作状态 受很多因素影响，其中，主要的是工作时间t和工作温度c。 已定义的概念如下： 1)多维故障树:基本事件的发生概率不是固定的，是由η个因素决定的，这样的故障树 称为多维故障树，用Τ表示。由图1的故障树化简 2)基本事件的影响因素:使基本事件发生概率产生变化的因素。例中，t表示时间 因素，c表示温度因素。 3)基本事件发生概率的特征函数(简称特征函数）：基本事件在单一因素影响下， 随影响因素的变化表现出来的发生概率变化特征的表示函数。可以是初等函数，分段函数 等，用:ifif)表示，i表示第i个元件，表示影响因素。如例中第i个元件的时间特征 函数，温度特征函数.其中，1为单元故障率;A为温度变化 范围。 4)基本事件的发生概率空间分布:基本事件在η个影响因素影响下，随他们的变化 在多维空间内表现出来的发生概率的变化。η个影响因素作为相互独立的自变量，基本事件发生概率作为函数值。用表示 5)顶上事件发生概率空间分布:经过故障树结构化简后得到的顶上事件发生概率 的表达式，在η维影响因素变化的情况下，在n + 1维空间中表现出来的空间分布。用 …U表示，例中为6)概率重要度空间分布:第i个基本事件发生概率的变化引起顶上事件发生概率变化的程度， 在η维影响因素变化的情况下，在n+难空间中表现出来的空间分布。第1个元件的概率重要度空间分布为 7)关键重要度空间分布:第i个基本事件发生概率的变化引起顶上事件发生概率 的变化率，在η维影响因素变化变化的情况下，在 n+l维空间中表现出来的空间分布。用表示，如文中第1个元件的关键重要度空间分布为：8 )顶上事件发生概率空间分布趋势：就顶上事件发生概率空间分布 …对某一影响因素d求导后得到的针对d的n+l维的空间分布。文中用，对顶上事件发生概率空间分布的时间趋势设定为 9)事件更换周期：为保证某基本事件在指定影响因素范围内，其基本事件发生概 率在其他因素上连续小于某发生概率值，按固定周期更换该基本事件，这个周期即是基本 事件更换周期，用表示。?为要求的发生概率值。 10)系统更换周期为系统要求的运行时顶上事件发生概率。系统更换周期是 一套更换方案，该方案保证某系统在指定影响因素范围内，其顶上事件发生概率在所有因 素上连续小于某发生概率值％，而按照一定周期更换基本事件的方案。用.71 s = 表 示。当2?5值求和最大时您即为最优更换方案。 11)单一基本事件的径集域与割集域:割集域是单一基本事件发生(故障）的可能 性大于预定的或必要的概率的空间区域(在研究区域中）。径集域是单一基本事件发生(故 障）的可能性小于预定的或必要的概率的空间区域(在研究区域中）。 12)系统的径集域与割集域概念:割集域是顶上事件（系统）发生(故障）的可能性 大于预定的或必要的概率的空间区域(在研究区域中）。径集域是顶上事件（系统)发生(故 障）的可能性小于预定的或必要的概率的空间区域(在研究区域中）。域边界Pb是上述定义 中所述的预定的或必要的概率等值线或面或更高维形式。 上述构建了基本的CSFT理论框架，用于分析系统也是在系统结构清晰的情况下进 行的，而分析的角度不是基于系统元件，而是系统工作的外部环境条件的变化与系统可靠 性的关系。
技术实现思路
1.系统因素结构反分析 首先对空间故障树作简要论述。为了解系统工作环境因素对系统可靠性的影响程度和 趋势，提出了一套空间故障树(Space Fault Tree，SFT)理论，该理论是经典故障树的继承 和发展。目前SFT产生了两个分支:连续型空间故障树(Continuous Space Fault Tree， CSFT)和离散型空间故障树(Discrete Space Fault Tree，DSFT)<XSFT更接近于经典故障 树，完成了与经典故障树中概念和方法相似的功能，并发展了其特有方法。CSFT是一种知道 系统内部结构和元件性质，然后研究系统在外界作用下响应行为的一种"白盒"方法。即从 系统内部开始研究，再研究系统对外部响应的方法。相对应，DSFT不需要了解系统内部结构 和元件性质，研究基础是系统对外界环境变化所进行的响应特征，相当于"黑盒"方法，数据 来源是实际的监测数据(如安全检查，设备维护记录，事故调查）。所以DSFT从系统对外部响 应的监测数据入手分析系统可靠性，是从外至内的研究方法。 CSFT从系统内部出发，了解系统在不同环境因素变化过程中，其可靠性变化的特 征。从而发现不利于系统可靠性的工作环境范围，进而达到指导生产的目的。DSFT从监测数 据中找出工作环境因素与系统可靠性的关系。在不清楚系统内部的具体结构情况下，通过 系统对于外界环境因素变化的响应来剖析和窥探系统内部结构。CSFT和DSFT的应用实际上 是一个循环，相互提供了数据和结果。 系统因素结构反分析（Inward analysis of factor structural systems， IAFSS)是系统结构反分析（Inward analysis of structural systems，IASS)的分支之一， 另一分支系统元件结构反分析（Inward analysis of com本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于系统因素结构反分析的分类推理法，其特征在于，为了解系统在工作环境因素变化过程中系统可靠性的变化，根据其对应关系进行逻辑推理得到规则形成系统的等效响应结构，并得到适合系统工作的因素状态组合，建立了系统因素结构反分析子框架，分类推理法是基于表法的一种系统因素结构反分析方法；其包括如下步骤：确定影响系统的外界环境因素、收集相关的系统可靠性数据、实施分类推理法；本专利技术可用于了解系统运行过程中与可靠性相关的数据，进而分析得到在何种因素组合下将导致系统故障发生。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，徐若虹，戴喆，孙劲光，齐庆杰，徐光宪，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21