一种基于可编辑Petri网的安全关键系统可靠性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种一种基于可编辑Petri网的安全关键系统可靠性分析方法，根据安全关键系统的动态故障特征建立可编辑Petri网模型；可编辑Petri网模型包括即时变迁、随机变迁和可编辑变迁，根据随机变迁数量确定安全关键系统的动态故障特征空间维度；基于维度进行抽样，得到抽样点序列；将抽样点序列作为蒙特卡洛抽样算法的输入，通过反变换生成变迁发生时间；根据生成的变迁发生时间，基于蒙特卡洛方法获取系统故障概率；多次迭代获取系统故障概率，拟合故障分布，分析安全关键系统可靠性。在广义随机Petri网的基础上增加可编辑变迁，可编辑变迁可根据情况被定义为任何故障逻辑，代替添加额外的变迁和库所，解决了安全关键系统可靠性分析效率低的问题。可靠性分析效率低的问题。可靠性分析效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可编辑Petri网的安全关键系统可靠性分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及安全关键系统可靠性分析，具体是涉及一种基于可编辑Petri网的安全关键系统可靠性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代社会对系统安全性和可靠性要求的提高，安全关键系统的复杂性和可靠性要求也越来越高，安全关键系统的故障行为呈现出动态性，时序性和相关性等特点。对于安全关键系统的安全性和可靠性分析来说，复杂故障机制的建模和仿真是一个主要挑战。目前，动态故障树，二元决策图，马尔科夫链，贝叶斯网络和Petri网是用于可靠性建模的主要方法。得益于灵活的网络结构，Petri网能够描述安全关键系统异步并发、同步、互斥、非确定性和分层等故障特性。但处理大型系统的复杂过程、相互依赖和工作流程需要大型的Petri网，库所和变迁的数量会呈现爆炸式增长，这会导致Petri网仿真占用大量计算资源，效率减低。因此，开发高性能Petri网仿真算法，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种解决现有基于Petri网可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可编辑Petri网的安全关键系统可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分析安全关键系统的动态故障特征，并建立可编辑Petri网模型；所述可编辑Petri网模型包括即时变迁、随机变迁和可编辑变迁，可编辑变迁通过关系弧连接其他变迁或库所，所述可编辑变迁根据库所之间的故障逻辑对应设置；(2)根据随机变迁数量确定安全关键系统的动态故障特征空间维度；(3)基于动态故障特征空间维度进行抽样，得到抽样点序列；(4)将抽样点序列作为蒙特卡洛抽样算法的输入，通过反变换生成变迁发生时间；(5)根据生成的变迁发生时间，基于蒙特卡洛方法获取系统故障概率；(6)重复步骤(5)直至指定的迭代次数，然后拟合安全关键系统故障分布，分析安全关键系统可靠性。2.根据权利要求1所述的安全关键系统可靠性分析方法，其特征在于，所述可编辑变迁的设置包括：可编辑变迁的触发条件和约束；可编辑变迁生成令牌的库所；可编辑变迁移除令牌的库所；可编辑变迁的可点火次数EFT，当EFT等于0时，不允许触发可编辑变迁。3.根据权利要求1所述的安全关键系统可靠性分析方法，其特征在于，所述可编辑Petri网模型，是一个六元组EPN＝(P，τ，I，O，Z，M0)，其中：(1)P＝p1，p2，...，p
n
是一个有限集合，表示库所，库所用于表示系统中的资源或条件；(2)τ＝τ1，τ2，...，τ
m
是一个有限集合，表示变迁，变迁表示系统中的事件或行为；所有变迁的触发均满足以下规则：1)一个变迁τ
i
的触发当且仅当变迁τ
i
连接的每个输入库所p
j
的令牌token数量满足M0(p
j
)≥I(p
j
，τ
i
)，且抑止弧的输入库所不包含token；2)当一个变迁τ
i
被触发时，变迁τ
i
从输入库所消耗token，并在输出库所生成token，即，对于每个输入库所p
j
，token数量减少I(p
j
，τ
i
)，而对于每个输出库所p
k
，token数量增加O(τ
i
，p
k
)；(3)I：是一个输入函数，定义了库所和变迁之间的输入弧；I(p
i
，τ
j
)表示从库所p
i
到变迁τ
j
的输入弧的权重，表示触发变迁τ
j
所需的资源或条件数量；(4)O：是一个输出函数，定义了变迁和库所之间的输出弧；O(τ
i
，p
j
)表示从变迁τ
i
到库所p
j
的输出弧的权重，表示触发变迁τ
i
之后生成的资源或条件数量；(5)Z：是一个抑制函数，定义了库所和变迁之间的抑止弧；若P中存在token，即使变迁τ
i
满足触发条件也无法触发；(6)M0：是一个初始token函数，表示系统初始状态下每个库所的token；token表示系统中的资源数量或条件的满足程度。4.根据权利要求1所述的安全关键系统可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中基于动态故障特征空间维度，通过拉丁超立方抽样LHS生成抽样点序列，在n个维度中抽取p个样本，LHS抽样的过程如下所示：(1)将每个维度划分为p个间隔，对于第i个维度，i＝1，2，...，n，每个维度的第j个间隔的边界如下：
x
i，j
＝x
i，min
+j
·
Δx
i
，j＝0，1，...，p其中x
i，min
是第i个维度的最小值，Δx
i
＝(x
i，max
‑
x
i，min
)/P是每个间隔的宽度，x
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙有朝，曾一宁，徐滔，吴仇颀，吴红兰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：