不考虑维修的间歇性工作逻辑门及其故障树的仿真方法技术

一种间歇性工作逻辑门仿真方法，还给出了不考虑维修情况下，含有间歇性工作逻辑门的故障树仿真方法，找出间歇性工作系统的薄弱环节，无论对于改进系统的设计，提高系统的可靠性水平，减轻安全问题发生，减少经济损失，都具有极为重要的意义。

Simulation method of intermittent logic gate and fault tree without considering maintenance

【技术实现步骤摘要】
不考虑维修的间歇性工作逻辑门及其故障树的仿真方法
本专利技术涉及系统可靠性及故障仿真的
，尤其涉及一种间歇性工作逻辑门的仿真方法，以及在不考虑维修情况下含有该间歇性工作逻辑门的系统故障树模型的仿真方法。
技术介绍
随着科技水平的高速发展，系统的功能和组成越发庞大复杂，系统的工作环境也越发严酷。很多系统在运行过程中一旦发生故障将会导致巨大的经济损失甚至具有严重的安全隐患，这使得系统在工作过程需要非常可靠。具体地，对于某核电系统来说，该系统具有较强的辐射性、组成单元众多，故障逻辑也较为复杂。该核电系统与其他系统相比，不仅在组成和规模上较为特殊，还存在系统呈间歇性工作的特点。故障树分析方法是工程应用中适用性最强的可靠性建模分析方法。FTA(FaultTreeAnalysis，故障树)模型根据系统由上至下的结构功能对应关系，用与、或、非等逻辑门来表示单元与单元、单元与系统之间的故障因果逻辑关系。对于组成单元较少、单调关联系统的可靠性分析，都很容易建立其故障树模型，进而进行定性、定量分析，但对于单元数量较多，单元间耦合关系复杂的系统，FTA模型普遍存在问题是：无法准确描述系统的可靠性逻辑关系，即无法建立系统的FTA模型。动态故障树模型是在故障树模型的基础上增加了几个动态逻辑门，扩展了故障树的适用范围，动态故障树模型不仅可以用于建立常见的串联、并联和表决等静态逻辑结构的故障树模型，还可以建立单元故障按照一定顺序发生等动态逻辑结构的故障树模型。常用的动态故障树的逻辑门符号包括顺序相关门、优先与门、功能触发门和备份门，备份门包括冷备门、温备门和热备门。在现有的故障树逻辑门计算中，静态逻辑门如或门、与门以及表决门等可以通过结构函数，计算其输出事件的发生概率，而动态逻辑门如功能触发门、顺序相关门以及备份门需要转化为马尔科夫链计算，其计算方法也存在很大的局限性。对于间歇性工作逻辑门来说，相对于现有的动态故障树逻辑门更加复杂，其中包含了事件的间歇性工作等特点。针对这一问题，本文提出基于蒙特卡罗仿真的方法解决，建立间歇性工作逻辑门的仿真方法，来找出间歇性工作系统的薄弱环节，无论对于改进系统的设计，提高系统的可靠性水平，减轻安全问题发生，减少经济损失，都具有极为重要的意义。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种间歇性工作逻辑门仿真方法，还给出了不考虑维修情况下，含有间歇性工作逻辑门的故障树仿真方法，找出间歇性工作系统的薄弱环节，无论对于改进系统的设计，提高系统的可靠性水平，减轻安全问题发生，减少经济损失，都具有极为重要的意义。本专利技术的技术方案是：这种间歇性工作逻辑门仿真方法，间歇性工作逻辑门包括：输入事件：主单元(E1)和辅助单元(E2)的故障模式；输出事件(Y)：是输入事件发生后，通过逻辑门的输出结果；第一时间(T1)：表示主单元(E1)规定的工作时间；第二时间(T2)：表示辅助单元(E2)规定的工作时间；事件状态：包括正常、故障、停机三个状态，分别用0、1和2表示；其中，正常状态是指单元处于正常工作状态，即故障事件不发生且单元处于正常状态；故障状态是指单元发生了故障，不具备工作能力，即故障事件发生；停机状态是指单元工作一定时间之后，由于一些原因使得该单元暂时处于不可用状态，但是单元未发生故障，属于无故障停机状态，即故障事件不发生且单元处于无故障停机状态；该间歇性工作逻辑门模型表示：当主单元输入事件在工作期间发生故障之后或者达到规定的工作时间T1之后，输出事件为故障状态或者停机状态；当辅助单元输入事件为故障状态时，若现有输出事件为故障状态，则输出事件状态不变，若现有输出事件为停机状态，则输出事件变为故障状态；该仿真方法包括以下步骤：(1)获得输入事件的状态及时间阶段：主事件状态和辅助事件的状态；间歇性工作逻辑门的输入事件均有三个状态：正常、故障和停机，分别用0、1和2表示；(2)判断当前工作时间阶段：若为主单元工作时间阶段(T1)跳转步骤(3)；若为辅助单元工作时间阶段(T2)跳转步骤(6)；(3)判断输入事件主单元状态：若为输入事件主单元状态为0，跳转步骤(4)；若为输入事件主单元状态为1，跳转步骤(5)；(4)若为辅助单元状态为2，输出0，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；(5)若为辅助单元状态为2，输出1，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；(6)判断主单元状态：若为主单元状态2，跳转步骤(7)；若为主单元状态1，跳转步骤(8)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；(7)判断辅助单元状态：若为辅助单元状态为0，则输出2，跳转步骤(9)；若为辅助单元状态为1，则输出1，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；(8)若为辅助单元状态为0，则输出1，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；(9)输出事件的状态，间歇性工作逻辑门仿真结束。本专利技术以基于蒙特卡罗仿真的方法解决，建立间歇性工作逻辑门的仿真方法，来找出间歇性工作系统的薄弱环节，无论对于改进系统的设计，提高系统的可靠性水平，减轻安全问题发生，减少经济损失，都具有极为重要的意义。还提供了不考虑维修情况下含间歇性工作逻辑门的故障树仿真方法，该仿真方法包括以下步骤：(I)仿真初始化：获得仿真输入信息，变量初始化，进行失效时间抽样，并对全部事件进行排序；(II)获得最先发生事件及时间；(III)判断最先发生事件类型：若是故障事件，则转到步骤(IV)；若是主单元切换事件，则转到步骤(V)；若是辅助单元切换事件，则转到步骤(VI)；(IV)故障事件处理：更改因故障事件发生影响的底事件状态，更改仿真中因故障事件发生受影响的事件发生的时间，跳转步骤(VII)；(V)主单元切换事件处理：更改因主单元切换事件影响的底事件状态，更改仿真中因主单元切换事件影响的事件发生的时间，跳转步骤(VII)；(VI)辅助单元切换事件处理：更改因辅助单元切换事件受影响的底事件状态，更改仿真中因辅助单元切换事件影响的事件发生的时间，跳转步骤(VII)；(VII)调用相关逻辑门仿真算法，通扫故障树，输出顶事件状态；(VIII)判断仿真时间是否大于设定仿真时间，若否，则本次仿真还未结束，事件队列重新排序，转到步骤(II)继续仿真；若是，则本次仿真结束，继续步骤(IX)；(IX)判断仿真次数是否大于设定仿真次数，若否，则仿真未结束，仿真次数加1，转到步骤(I)，重新进行失效时间抽样及排序，继续仿真；若是，则继续步骤(X)；(X)统计仿真数据；(XI)结束。附图说明图1是间歇性工作逻辑门的符号。图2是根据本专利技术的间歇性工作逻辑门仿真方法的流程图。图3是根据本专利技术的含间歇性工作逻辑门在不考虑维修情况下的故障树仿真方法的流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.间歇性工作逻辑门仿真方法，/n间歇性工作逻辑门包括：/n输入事件：主单元(E

【技术特征摘要】
1.间歇性工作逻辑门仿真方法，
间歇性工作逻辑门包括：
输入事件：主单元(E1)和辅助单元(E2)的故障模式；
输出事件(Y)：是输入事件发生后，通过逻辑门的输出结果；
第一时间(T1)：表示主单元(E1)规定的工作时间；
第二时间(T2)：表示辅助单元(E2)规定的工作时间；
事件状态：包括正常、故障、停机三个状态，分别用0、1和2表示；其中，正常状态是指单元处于正常工作状态，即故障事件不发生且单元处于正常状态；故障状态是指单元发生了故障，不具备工作能力，即故障事件发生；停机状态是指单元工作一定时间之后，由于一些原因使得该单元暂时处于不可用状态，但是单元未发生故障，属于无故障停机状态，即故障事件不发生且单元处于无故障停机状态；该间歇性工作逻辑门模型表示：当主单元输入事件在工作期间发生故障之后或者达到规定的工作时间T1之后，输出事件为故障状态或者停机状态；当辅助单元输入事件为故障状态时，若现有输出事件为故障状态，则输出事件状态不变，若现有输出事件为停机状态，则输出事件变为故障状态；
其特征在于：该仿真方法包括以下步骤：
(1)获得输入事件的状态及时间阶段：主事件状态和辅助事件的状态；间歇性工作逻辑门的输入事件均有三个状态：正常、故障和停机，分别用0、1和2表示；
(2)判断当前工作时间阶段：若为主单元工作时间阶段(T1)跳转步骤(3)；若为辅助单元工作时间阶段(T2)跳转步骤(6)；
(3)判断输入事件主单元状态：若为输入事件主单元状态为0，跳转步骤(4)；若为输入事件主单元状态为1，跳转步骤(5)；
(4)若为辅助单元状态为2，输出0，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；
(5)若为辅助单元状态为2，输出1，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；
(6)判断主单元状态：若为主单元状态2，跳转步骤(7)；若为主单元状态1，跳转步骤(8)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；
(7)判断辅助单元状态：若为辅助单元状态为0，则输出2，跳转步骤(9)；若为辅助单元状态为1，则输出1，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；
(8)若为辅助单元状态为0，则输出1，跳转步骤(9)；否则，仿真输入错误，跳转步骤(9)；
(9)输出事件的状态，间歇性工作逻辑门仿真结束。


2.含有根据权利要求1所述的不考虑维修情况下含间歇性工作逻辑门的故障树仿真方法，其特征在于：该仿真方法包括以下步骤：
(I)仿真初始化：获得仿真输入信息，变量初始化，进行失效时间抽样，并对全部事件进行排序；
(II)获得最先发生事件及时间；
(III)判断最先发生事件类型：若是故障事件，则转到步骤(IV)；若是主单元切换事件，则转到步骤(V)；若是辅助单元切换事件，则转到步骤(VI)；
(IV)故障事件处理：更改因故障事件发生影响的底事件状态，更改仿真中因故障事件发生受影响的事件发生的时间，跳转步骤(VII)；
(V)主单元切换事件处理：更改因主单元切换事件影响的底事件状态，更改仿真中因主单元切换事件影响的事件发生的时间，跳转步骤(VII)；
(VI)辅助单元切换事件处理：更改因辅助单元切换事件受影响的底事件状态，更改仿真中因辅助单元切换事件影响的事件发生的时间，跳转步骤(VII)；
(VII)调用相关逻辑门仿真算法，通扫故障树，输出顶事件状态；
(VIII)判断仿真时间是否大于设定仿真时间，若否，则本次仿真还未结束，事件队列重新排序，转到步骤(II)继续仿真；若是，则本次仿真结束，继续步骤(IX)；
(IX)判断仿真次数是否大于设定仿真次数，若否，则仿真未结束，仿真次数加1，转到步骤(I)，重新进行失效时间抽样及排序，继续仿真；若是，则继续步骤(X)；
(X)统计仿真数据；
(XI)结束。


3.根据权利要求2所述的不考虑维修情况下含间歇性工作逻辑门的故障树仿真方法，其特征在于：所述步骤(I)包括以下分步骤：
(I.1)输入仿真所需信息：输入所有底事件的失效分布函数；设定仿真总时间SimAllTime、设定仿真总次数SimAllNumber；仿真时间用SimTime表示，仿真次数用SimNumber表示，事件队列用一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广燕，刘陆杰，孙宇锋，胡薇薇，
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