一种基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法技术

本发明专利技术涉及一种基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，所述方法包括：S1：对故障树进行初始逻辑转换；获取布尔表达式；S2：根据布尔表达式，对部分最大可满足性问题建模；S3：使用基于局部搜索的启发式算法对部分最大可满足性问题实例进行求解；S4：最大概率最小割集结果转化：对S3的结果进行反转对数转换，求得最终最大概率最小割集及其联合概率。本发明专利技术利用部分最大可满足性问题并基于局部搜索这一高效的启发式方法来求解故障树的最大概率最小割集，以更优异的存储空间和求解性能寻找最可能引发系统故障的最小基本事件组合。可有效提高复杂故障树最大概率最小割集的求解效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法
本专利技术涉及故障树分析领域，更具体地，涉及一种基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法。
技术介绍
故障树(faulttree，FT)又称错误树，是一种特殊的倒立状逻辑因果关系图解技术，用来描述系统故障模式。故障树用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系，把系统故障分析中的各个事件、分析的各个事实和结果内在地联系起来，使它们成为一个整体。逻辑门的输入事件是输出事件的"因"，逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。它结合顶事件、中间事件(门事件)和基本事件，用对应的逻辑符号将它们连接。故障树的模型如图1所示。逻辑符号的输入是某一故障事件的导致因素，它可以是中间事件也可以是基本事件。而逻辑符号的输出则是故障发生的结果，可以是最终的顶事件故障，也可以作为另一个中间事件逻辑门的输入。故障树能很好地展现故障模式，形象客观地描述系统中故障事件之间的逻辑关系。故障树是一种图形化方法，它描述系统失效传播行为的模型，即故障如何通过系统传播，从而导致系统失效。布尔表达式可以作为一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1：对故障树进行初始逻辑转换；获取布尔表达式；/nS2：根据布尔表达式，对部分最大可满足性问题建模；/nS3：使用基于局部搜索的启发式算法对部分最大可满足性问题实例进行求解；/nS4：最大概率最小割集结果转化：对S3的结果进行反转对数转换，求得最终最大概率最小割集及其联合概率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：对故障树进行初始逻辑转换；获取布尔表达式；
S2：根据布尔表达式，对部分最大可满足性问题建模；
S3：使用基于局部搜索的启发式算法对部分最大可满足性问题实例进行求解；
S4：最大概率最小割集结果转化：对S3的结果进行反转对数转换，求得最终最大概率最小割集及其联合概率。


2.根据权利要求1所述基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，其特征在于，S1包括以下步骤：
S1.1：将故障树基本事件转化为布尔变量；
S1.2：将故障树中事件之间的逻辑关系用布尔表达式表示，顶事件布尔表达式的真值结果表示了顶事件最终发生与否，并使用取反形式表示对应成功树。


3.根据权利要求1所述基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，其特征在于，S1.2中故障树逻辑关系转换为布尔表达式过程如下：
根据基本事件间的逻辑关系将故障树模型转换为布尔表达式f(r1)，其中r1表示顶事件；
使用取反的形式表示成功树令Y(r1)是使用yi表示的布尔表达式，则
当顶事件发生，即Y(r1)＝FALSE，故求解的目标即最大化yi的数量使得Y(r1)＝FALSE，并且剩余yi的联合概率最大，此时即为故障树的最大概率最小割集。


4.根据权利要求1所述基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，其特征在于，S2包括以下步骤：
S2.1：对S1中的布尔表达式进行合取范式(CNF)转换，使用Tseitin转换将布尔表达式转换成CNF范式；
S2.2：对基本事件概率权重进行对数转换，将基本事件概率对数转换到对数空间，最大化局部搜索时加权决策变量的乘积；
S2.3：加权部分最大可满足性问题实例生成：给予每个决策变量惩罚权重，最终求解目标是最小化惩罚权重和；赋予中间事件表达式硬子句最高的惩罚权重，大于所有基本事件概率权重之和。


5.根据权利要求1所述基于局部搜索的故障树最大概率最小割集求解方法，其特征在于，S2.2中将基本事件概率对数转换到对数空间具体为：
p(ei)→-log(p(ei))
其中p(ei)代表ei发生的概率。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：万海，李佳，罗炜麟，曾娟，赵杭，范科峰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44