机载电子产品仿真分析用例生成方法技术

本发明专利技术提供一种机载电子产品仿真分析用例生成方法，包括以下步骤：步骤一：确定机载电子产品在整个寿命周期内所有可能的任务类型；步骤二：确定机载电子产品在整个寿命周期内各个任务类型的执行次数；步骤三：确定机载电子产品在选定条件下，即在指定时间段内以指定飞行高度从出发地到达指定目的地，执行每一任务类型的次数；步骤四：确定机载电子产品在选定条件下，执行每次任务类型时温度剖面的特征参数并确定特征参数服从的分布；步骤五：蒙特卡洛抽样生成仿真分析用例。该方法考虑了外因因素的分散性，使得仿真分析用例更接近于产品的真实使用情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种机载电子产品仿真分析用例生成方法，特别是涉及一种考虑外因因素分散性的仿真分析用例生成方法，属于产品可靠性仿真领域。
技术介绍
高可靠长寿命电子产品一般具有性能指标高、可靠性高、使用寿命长以及研制费用高等特点。这些特点使传统的可靠性工程技术已经渐渐不能满足其发展需求。为此，可靠性领域的研究学者从故障出发，把思路放在了导致故障的根本原因上，研究材料、零件(元器件)和结构的故障机理，并分析工作条件、环境应力及时间对产品退化或故障的影响，从而产生了基于故障物理的可靠性技术。故障物理描述的是产品故障的确定性问题，得到的故障时间是一个确定值。元器件的故障物理模型建立的是故障前时间与元器件结构、材料、应力等的关系。对于单个元器件来说，其结构尺寸、材料性能等参数是确定的。但是，对于多个元器件，由于加工质量、工艺控制因素的影响，其结构尺寸、材料属性具有不确定性，服从一定的分布，即内因的分散性；元器件在使用的过程中，所承受的环境应力等参数也具有随机性，即外因的分散性。在利用故障物理模型进行板级或者产品级寿命评定和分析时，如果不考虑产品的分散性，得到的结果与试验验证或实际得到的结果就会存在较大的误差。现有的基于故障物理的可靠性仿真分析只研究典型或极限环境剖面作用下产品的故障情况，其仿真分析用例(即用来仿真的一个系统功能的逻辑上相对完整的流程，系统可能有多个这种逻辑)的生成只考虑了内因的分散性，而没有考虑外因的分散性，得到的分析结果过于保守，并不能真实的反映产品所有可能的故障机理以及故障时间集合。产品在其寿命周期中，往往要执行多个不同的任务，经历不同的环境剖面。在同一剖面中，由于执行任务的时间、地点、操作人员等不同也会引起环境应力如温度、振动、湿度的变化，使得这些外部因素具有一定的分散性，外因特征值在一定的范围
内波动。因此基于考虑外因分散性的仿真分析用例的可靠性仿真分析是遍历产品在其寿命周期内所有可能的环境应力类型、量值以及应力组合，并考虑外因参数的分散性，求得由于工艺等问题使得结构、材料存在一定差异的批次产品在所有可能的环境应力组合作用下产品的主故障机理和故障时间，从而使可靠性分析更为科学、合理，结果更接近产品的真实水平。通过对现有技术的查新和检索，国内外还没有关于考虑外因因素分散性的仿真分析用例生成方法的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,针对现有技术的不足，提供一种机载电子产品考虑外因因素分散性的仿真分析用例生成方法，它克服了现有的仿真分析用例只考虑典型或极限环境剖面的不足。本专利技术提供了一种机载电子产品仿真分析用例生成方法，其具体步骤如下：步骤一：确定所述机载电子产品在整个寿命周期内所有可能的任务类型；步骤二：确定所述机载电子产品在整个寿命周期内各个任务类型的执行次数；步骤三：确定所述机载电子产品在选定条件下，即在指定时间段内以指定飞行高度从出发地到达指定目的地，执行每一任务类型的次数；步骤四：确定所述机载电子产品在所述选定条件下，执行每次任务类型时温度剖面的特征参数并确定所述特征参数服从的分布；步骤五：蒙特卡洛抽样生成仿真分析用例。进一步地，步骤一包括：a.确定所述机载电子产品所在的飞机的类型，以及所述机载电子产品的安装位置和冷却方式；b.根据飞机的类型，确定所述机载电子产品在整个寿命周期内所有可能的m种任务类型。进一步地，步骤二包括：a.确定所述机载电子产品的寿命T；b.确定产品在所述整个寿命周期内各个任务类型的执行概率pi；c.根据关系式及各个任务类型的执行概率pi，确定产品在所述整个寿命周期内各个任务类型的执行次数Ni；其中，i＝1,2,...,...m，Ti为完成各个任务所需时间。进一步地，步骤三包括：a.确定飞机的出发地点；b.确定执行每一任务类型时可能的目的地以及到各个所述可能的目的地执行所述任务的概率；c.确定执行每一任务类型时可能的飞行高度以及分别以各个所述可能的飞行高度执行所述任务的概率；d.确定执行每一任务类型时可能的月份以及在各个所述可能的月份执行所述任务的概率；e.确定所述机载电子产品在每个月份以每个飞行高度到达每个目的地执行每一任务类型的次数。进一步地，步骤四包括：a.确定时间参数及其分布：把每次任务分解为多个不同的温度阶段，并分析每个温度阶段的飞行高度，持续时间和开始时间；结合所述机载电子产品的冷却方式考虑各个温度阶段的温度变化，初步得到温度剖面；通过历史数据对时间参数进行统计分析，得到时间参数的分布；b.确定温度参数及其分布：确定机场温度及其分布以及高空温度及其分布；并考虑所述机载电子产品在工作状态下由于自身产生的热量所引起的温升。进一步地，步骤五包括：将所述机载电子产品在每个选定条件下执行每一任务类型的次数设置为所述选定条件下所述任务类型的温度剖面抽样次数，并针对所述温度剖面中的特征参数设置分布类型，进行蒙特卡洛抽样，从而得到相应数量的仿真分析用例；由此可以得到所述机载电子产品在不同的选定条件下执行不同任务类型时相应数量的仿真分析用例，从而得到所述机载电子产品在整个寿命周期内所有的可能的仿真分析用例。本专利技术提供的机载电子产品仿真分析用例生成方法，克服了现有的仿真分析用例只考虑典型或极限环境剖面的不足，考虑外因因素分散性，使得仿真分析用例更接近于产品的实际使用情况，基于此进行的可靠性分析更加科学、合理，结果更接近产品的真实水平。附图说明图1是本专利技术方法流程框图；图2是本专利技术实施例的飞行阶段的初步温度剖面图，以及图3是本专利技术实施例的回热阶段的初步温度剖面图。具体实施例下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。以下实施例是按照如图1所示的流程进行实施的，机载电子产品仿真分析用例生成方法主要包括确定产品在整个寿命周期内所有可能的任务类型，确定产品在整个寿命周期内各个任务类型的执行次数，确定产品在具体条件下(即在某一月份以某一飞行高度从出发地到达某一目的地)执行每一任务类型的次数，确定产品在具体条件下执行每次任务类型时温度剖面的特征参数并确定特征参数服从的分布，蒙特卡洛抽样生成仿真分析用例。以下以某电子控制器为例，来阐明机载电子产品仿真分析用例生成方法。本专利技术的机载电子产品仿真分析用例生成方法包括如下步骤：步骤一：确定产品在整个寿命周期内所有可能的任务类型。主要包括：a.确定产品所在的飞机的类型，以及产品的安装位置和冷却方式。在本实施例中，电子控制器安置在飞机的风扇舱中，冷却方式为强迫风冷。b.根据飞机的类型，结合类似产品以往的实际使用情况或使用单位预计的使用情况，确定产品在整个寿命周期内所有可能的m种任务类型。结合飞机以往的实际使用情况和使用单位预计的使用情况，该飞机在寿命周期内所有可能的任务类型有8种，分别为运输任务1、运输任务2、运输任务3、空载任务、高原任务、灾区救援任务、机场任务1、机场任务2。步骤二：确定产品在整个寿命周期内各个任务类型的执行次数。主要包括：a.根据设计人员提供的信息确定产品的寿命T。该电子控制器的寿命T＝8000小时。b.确定产品在寿命周期内各个任务类型的执行概率pi(i＝1,2,...,...m)。结合实际情况，通过统计分析来确定各个任务类型的执行概率。对于已有的产品，可以通过统计分析以往该类产品对各个任务类型的执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机载电子产品仿真分析用例生成方法，包括以下步骤：步骤一：确定所述机载电子产品在整个寿命周期内所有可能的任务类型；步骤二：确定所述机载电子产品在整个寿命周期内各个任务类型的执行次数；步骤三：确定所述机载电子产品在选定条件下，即在指定时间段内以指定飞行高度从出发地到达指定目的地，执行每一任务类型的次数；步骤四：确定所述机载电子产品在所述选定条件下，执行每次任务类型时温度剖面的特征参数并确定所述特征参数服从的分布；步骤五：蒙特卡洛抽样生成仿真分析用例。

【技术特征摘要】
1.一种机载电子产品仿真分析用例生成方法，包括以下步骤：步骤一：确定所述机载电子产品在整个寿命周期内所有可能的任务类型；步骤二：确定所述机载电子产品在整个寿命周期内各个任务类型的执行次数；步骤三：确定所述机载电子产品在选定条件下，即在指定时间段内以指定飞行高度从出发地到达指定目的地，执行每一任务类型的次数；步骤四：确定所述机载电子产品在所述选定条件下，执行每次任务类型时温度剖面的特征参数并确定所述特征参数服从的分布；步骤五：蒙特卡洛抽样生成仿真分析用例。2.如权利要求1所述的仿真分析用例生成方法，其特征在于，步骤一包括：a.确定所述机载电子产品所在的飞机的类型，以及所述机载电子产品的安装位置和冷却方式；b.根据飞机的类型，确定所述机载电子产品在整个寿命周期内所有可能的m种任务类型。3.如权利要求2所述的仿真分析用例生成方法，其特征在于，步骤二包括：a.确定所述机载电子产品的寿命T；b.确定产品在所述整个寿命周期内各个任务类型的执行概率pi；c.根据关系式及各个任务类型的执行概率pi，确定产品在所述整个寿命周期内各个任务类型的执行次数Ni；其中，i＝1,2,...,...m，Ti为完成各个任务所需时间。4.如权利要求3所述的仿真分析用例生成方法，其特征在于，步骤三包括：a.确定飞机的出发地点；b.确定执行每一任务类型时可能的目的地以及到各个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，汤宁，袁增辉，康锐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11