[发明专利]一种用于系统因素结构反分析的分类推理法

说明书

技术领域

本发明涉及安全系统工程，特别是涉及了解系统运行过程中与可靠性相关的数 据，进而分析得到在何种因素组合下将导致系统故障发生。

背景技术

系统工作于环境之中，环境因素的变化可能影响到系统的某些工作状态。那么哪 些环境因素条件对系统有影响作用，环境因素在什么范围内变化时对系统有影响，有什么 样的影响，这些都是要研究的问题。即如何找到这些因素的某种特定值组合，使系统在这种 环境因素组合条件下保持一个理想的状态。

提出的空间故障树SFT理论认为系统工作于环境之中，由于组成系统的基本事件 或物理元件的性质决定了其在不同条件下工作的故障发生概率不同。即系统在影响系统状 态的工作环境因素值的不同组合下，其系统状态是不一样的。例如系统工作在不同的温度， 湿度，气压等环境下，其可靠性可能是不同的。这也是实际存在的事实。对于上述提出的问 题，其实是在已知环境因素变化和系统特征响应的基础上对系统响应结构的一种分析，即 系统因素结构反分析。

由于对系统内部结构的未知，只能从系统对外界环境因素变化的相应来进行研 究。目前对于相关研究不多见，卜文绍等的考虑电流动态的无轴承异步电机解祸控制策略； 李叶林等的双缓冲腔环形间隙对凿岩机缓冲系统动态特性的影响；李明辉等的一种新的含 可达影响因子的系统结构分析算法；李明辉等的通信网络系统结构分析；王辉等的基于多 分辨率分析的模糊系统结构辨识算法。但从系统工作环境因素对系统等效响应结构进行分 析尚未出现。

提出了在SFT下的系统因素结构反分析框架。其目的在于得到与被分析系统对工 作环境因素变化响应一致的等效响应结构。

1连续型空间故障树的基本概念

CSFT目前基本构架已经建立。CSFT所处理的数据，即系统中发生基本事件的元件对于 工作环境变化导致元件故障变化的规律是已知的，是可以用函数表示的，可以是初等函数， 也可以是分段函数。如下简要介绍CSFT形成过程中的相关概念。

给出CSFT建立过程中的例子。该系统由多个二极管组成，二极管的额定工作状态 受很多因素影响，其中，主要的是工作时间t和工作温度c。

已定义的概念如下：

1）多维故障树：基本事件的发生概率不是固定的，是由n个因素决定的，这样的故障树称为多维故障树，用表示。由图1的故障树化简得，n=2。

2）基本事件的影响因素：使基本事件发生概率产生变化的因素。例中，t表示时间 因素，c表示温度因素。

3）基本事件发生概率的特征函数（简称特征函数）：基本事件在单一因素影响下，随影响因素的变化表现出来的发生概率变化特征的表示函数。可以是初等函数，分段函数等，用表示，i表示第i个元件，表示影响因素。如例中第i个元件的时间特征函数,温度特征函数，其中，为单元故障率；A为温度变化范围。

4）基本事件的发生概率空间分布：基本事件在n个影响因素影响下，随他们的变化在多维空间内表现出来的发生概率的变化。n个影响因素作为相互独立的自变量，基本事件发生概率作为函数值。用表示，即，其中，n为影响因素个数，例中为。

5）顶上事件发生概率空间分布：经过故障树结构化简后得到的顶上事件发生概率的表达式，在n维影响因素变化的情况下，在n+1维空间中表现出来的空间分布。用表示，例中为

6）概率重要度空间分布：第i个基本事件发生概率的变化引起顶上事件发生概率变化的程度,在n维影响因素变化的情况下，在n+1维空间中表现出来的空间分布。用表示，如文中第1个元件的概率重要度空间分布为：。

7）关键重要度空间分布：第i个基本事件发生概率的变化引起顶上事件发生概率的变化率,在n维影响因素变化变化的情况下，在n+1维空间中表现出来的空间分布。用表示，如文中第1个元件的关键重要度空间分布为:

8）顶上事件发生概率空间分布趋势：就顶上事件发生概率空间分布对某一影响因素d求导后得到的针对d的n+1维的空间分布。文中用，对顶上事件发生概率空间分布的时间趋势设定为。

9）事件更换周期：为保证某基本事件在指定影响因素范围内，其基本事件发生概率在其他因素上连续小于某发生概率值，按固定周期更换该基本事件，这个周期即是基本事件更换周期，用表示。为要求的发生概率值。