多階段任務(wù)系統(tǒng)可靠性分析、冗余配置優(yōu)化與維修策略研究.pdf

1、多階段任務(wù)系統(tǒng)(Phased-Mission Systems，PMS)廣泛存在于航空航天，汽車(chē)等大型復(fù)雜設(shè)備中。大型復(fù)雜設(shè)備功能的完成往往是由一系列階段任務(wù)組成，如導(dǎo)彈的攻擊任務(wù)分為發(fā)射、慣性制導(dǎo)、末端制導(dǎo)三階段組成。不同的任務(wù)階段其系統(tǒng)組成，元件配置各不相同，加之系統(tǒng)內(nèi)部以及各階段系統(tǒng)間存在元件的共用，這使得PMS在可靠性建模與計(jì)算，基于可靠性的冗余配置優(yōu)化以及維修策略方面相比單階段系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。本文從以下幾方面對(duì)PMS進(jìn)行了研究

2、:
　　1)針對(duì)PMS因階段任務(wù)的關(guān)聯(lián)性，元件的共用性，導(dǎo)致建模難度大，求解過(guò)程復(fù)雜，提出基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)鏈?zhǔn)揭?guī)則以及條件獨(dú)立性規(guī)則的系統(tǒng)路集組合方法。針對(duì)元件各階段失效率不同問(wèn)題，利用元件累積損傷模型(Cumulative Exposure，CE)，考慮元件歷史損傷，獲得元件各階段的累積失效分布來(lái)描述元件的跨階段相關(guān)性。針對(duì)元件各階段失效率相同情況，采用條件剩余壽命模型描述元件的跨階段相關(guān)性。該方法避免了傳統(tǒng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法因階段狀

3、態(tài)離散過(guò)多造成的條件概率表規(guī)模大、存儲(chǔ)空間需求大、運(yùn)算量大的問(wèn)題以及PMS-BDD方法對(duì)變量排序有嚴(yán)格要求的限制以及難以求解含有多種分布類(lèi)型元件的系統(tǒng)可靠性問(wèn)題。對(duì)某地球同步軌道衛(wèi)星進(jìn)行了PMS可靠性建模與求解，并與PMS-BDD方法相對(duì)比，驗(yàn)證了路集組合方法的正確性;
　　2)針對(duì)現(xiàn)有PMS冗余配置優(yōu)化未考慮階段間元件共用、冗余共享以及元件失效率的不確定性問(wèn)題，本文結(jié)合路集組合方法與遺傳算法提出PMS冗余配置優(yōu)化三大模型:考慮階

4、段間元件共用PMS冗余優(yōu)化模型Ⅰ;考慮階段間元件共用、冗余共享的PMS階段冗余共享優(yōu)化模型Ⅱ;考慮階段元件共用、冗余共享、考慮失效率不確定性的PMS階段冗余共享魯棒性?xún)?yōu)化模型Ⅲ。以實(shí)例驗(yàn)證了采用階段冗余共享能夠在不降低系統(tǒng)可靠性情況下顯著降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)費(fèi)用，采用考慮不確定性的魯棒性?xún)?yōu)化模型Ⅲ在設(shè)計(jì)變量存在變化時(shí)，系統(tǒng)能有效抑制設(shè)計(jì)變量變化對(duì)系統(tǒng)造成的影響;
　　3)PMS本質(zhì)上是由多個(gè)元件組成的多元件系統(tǒng)，基于此觀點(diǎn)對(duì)PMS進(jìn)行了多