一种复杂冗余系统可靠性评估的优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复杂冗余系统可靠性评估的优化方法，包括以下步骤：步骤1：将子系统串联、组件并联，设置冷热备份组件，完成串并联冗余备份系统模型；步骤2：计算故障概率分布和故障时间失效分布；步骤3：计算出系统可靠性和系统任务成本开销；步骤4：基于蚁群遗传算法进行第一次寻优计算，获得初始化序列最优解和初始信息素；步骤5：根据初始化序列最优解和初始信息素进行第二次寻优计算，完成可靠性评估的优化。此发明专利技术解决了传统复杂系统的备份组件可靠性差且成本高的问题，采用将蚁群和遗传相结合的蚁群遗传算法，优化冗余备用组件在子系统中的分布排序对系统可靠性的影响，提升了系统可靠性，降低了系统任务成本开销。

An optimization method for reliability evaluation of complex redundant system

【技术实现步骤摘要】
一种复杂冗余系统可靠性评估的优化方法
本专利技术涉及复杂系统可靠性
，具体涉及一种复杂冗余系统可靠性评估的优化方法。
技术介绍
随着计算机技术的迅速发展，使用者对复杂系统的可靠性的要求水平也就越来越高。在这个信息技术飞速发展的时代，复杂系统早已渗入人们的日常生活，甚至国防领域，因此提高复杂系统的可靠性是产品设计和生产过程中重要的环节。那么复杂系统可靠性的高低是需要分析和计算，二者是相互关联。确保设备或者任务的可靠性能够进行检测和保证多数系统的故障机制，益于对以后的试验得出有效的修改意见，进而满足系统可靠性的稳定，增加产品运行寿命，减少系统运行成本。由此可以看出系统的可靠性不单单是指稳定性，还有成本等。由于可靠性研究理论的深远发展，科学技术给其供应了优秀的协助分析方法。所以在现实世界的可靠性工程技术中，怎么探究出方便分析并且满足使用的高可靠性技术成为了探究核心。通过冗余备份技术来满足系统的可靠性，即系统中一个或多个模块或组件，其它的系统组件或模块当做备用组件。当系统某个已在工作状态的组件故障失效，此时应将该故障组件断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂冗余系统可靠性评估的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：将复杂冗余系统中的所有子系统串联连接，每个子系统中的所有组件并联连接，并设置冷热两种形式的备份组件，完成串并联冗余备份系统模型的设计；/n步骤2：基于离散数学概率分布和Weibull分布，分别计算故障组件的故障概率分布和故障时间失效分布；/n步骤3：基于所述故障概率分布和所述故障时间失效分布，分别计算出复杂冗余系统的系统可靠性和系统任务成本开销；/n步骤4：根据所述系统可靠性和所述系统任务成本开销，基于蚁群遗传算法进行第一次寻优计算，获得复杂冗余系统中各子系统各组件的初始化序列最优解和初始信息素；/n步骤5：根据所...

【技术特征摘要】
1.一种复杂冗余系统可靠性评估的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将复杂冗余系统中的所有子系统串联连接，每个子系统中的所有组件并联连接，并设置冷热两种形式的备份组件，完成串并联冗余备份系统模型的设计；
步骤2：基于离散数学概率分布和Weibull分布，分别计算故障组件的故障概率分布和故障时间失效分布；
步骤3：基于所述故障概率分布和所述故障时间失效分布，分别计算出复杂冗余系统的系统可靠性和系统任务成本开销；
步骤4：根据所述系统可靠性和所述系统任务成本开销，基于蚁群遗传算法进行第一次寻优计算，获得复杂冗余系统中各子系统各组件的初始化序列最优解和初始信息素；
步骤5：根据所述初始化序列最优解和所述初始信息素，基于蚁群遗传算法进行第二次寻优计算，获得复杂冗余系统中各系统中各组件的序列分布最优解，完成可靠性评估的优化。


2.如权利要求1所述的复杂冗余系统可靠性评估的优化方法，其特征在于，所述第k个组件在复杂冗余系统的任务时间t内的故障概率分布为Fk(t)，所述第k个组件在第i个时间单元的故障时间失效分布为pj(i)；且所述故障概率分布Fk(t)满足：



其中，ηk为所述Weibull分布的比例变量，βk为所述Weibull分布的形状变量；所述故障时间失效分布pj(i)满足：



其中，Δi为整个复杂冗余系统的任务时间t分成m个相同的时间单元。


3.如权利要求2所述的复杂冗余系统可靠性评估的优化方法，其特征在于，所述系统可靠性的计算包括以下步骤：
步骤3.1：所述故障组件出现，启动所述串并联冗余备份系统模型中的第k个备用组件；
步骤3.2：根据所述故障概率分布pj(i)和所述故障时间失效分布Fk(t)，计算所述第k个备用组件的条件故障概率Pj；
步骤3.3：根据所述条件故障概率Pj，计算所述第k个备用组件的组件可靠性Pr；所述组件可靠性Pr满足：



其中，ejk为第j个子系统中第k个备用组件在m个时间单元保持有效状态；x为组件在某个时间间隔时发生了失效或者故障，这里整数x取值0≤x＜m-1；Qk(x)为子系统中k个组件以预定顺序中最后一个组件失效的时间间隔的概率密度函数，且满足：



其中，y为组件在y个时间间隔被激活运行状态，x-y为组件激活后到失效故障这段时间间隔；Sjk为第j个子系统中顺序激活的第k个备用组件；
步骤3.4：根据所述组件可靠性Pr，计算出所述第j个子系统的子系统可靠性rj；所述子系统可靠性rj满足：



步骤3.5：根据所述子系统可靠性rj，计算出复杂冗余系统的系统可靠性R；所述系统可靠性R满足：



其中，J为复杂冗余系统中子系统的个数。


4.如权利要求3所述的复杂冗余系统可靠性评估的优化方法，其特征在于，所述条件故障概率Pj满足三种情况：
情况1：当所述第k个备用组件为热备用组件，且工作时间小于阈值i0时，所述条件故障概率Pj1满足：
Pj1＝Pj(is,i0)＝Fk(Δ(dj×is+i0))；
情况2：当所述第k个备用组件为热备用组件，且工作时间大于阈值i0时，所述条件故障概率Pj2满足：
Pj2＝Pj(is,i0)＝Fj(Δ(dj×is+i0+1))-Fj(Δ(dj×is+i0))；
情况3：当所述第k个备用组件为冷备用组件时，所述条件故障概率Pj3满足：
Pj3＝Pj(is,0)＝Fj(Δdj×is)
其中，is为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘能元，史小宏，宋洪宇，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31