[发明专利]基于电流再分配的电路系统级联失效传播路径确定方法

说明书

本发明提供一种基于电流再分配的电路系统级联失效传播路径确定方法，其包括：S1、结构和功能分析；S2、构建电路系统网络；S3、计算各个元器件初始电流，并确定自身容量；S4、初始失效注入，重新构建电路网络；S5、计算电流再分配因子；S6、计算再分配后的元器件电流；S7、判断元器件是否失效，如果元器件发生失效，更新电路网络，并回到步骤5；S8、确定级联失效传播路径。本发明基于电流再分配原理，并结合电路网络结构及其内部元器件参数，能够从系统角度分析电路系统的失效行为，所得到的电路系统级联失效传播路径可以为指导电路系统结构的优化设计提供方法支撑。

技术领域

本发明涉及电路系统失效分析技术领域，特别涉及一种基于电流再分配的电路系统级联失效传播路径确定方法。

背景技术

电路系统被广泛应用于航空航天、工业制造、能源开发等领域。虽然电路系统具有高可靠、长寿命的特征，但是由于电路系统故障导致产品整体故障，甚至引发安全事故的问题仍然频繁发生。因此，需要在电路系统的设计阶段就应开展失效分析工作，这对于提高电路系统的可靠性水平，保证整个产品的安全运行具有十分重要的意义。

当前针对电路系统的失效分析主要集中在两方面：一方面是基于元器件失效独立性假设，开展的元器件单点失效分析，得到的结果是基于单一元器件失效直接导致电路系统整体失效，但是该分析方法忽略了元器件失效间的相互关联作用；另一方面是借助故障树等可靠性分析方法，分析导致电路系统失效的底层原因，但是该类方法只能从定性的角度开展分析。而实际上，级联失效是电路系统的主要失效形式之一，主要表现为起因某一元器件的失效，该元器件的失效并未直接导致系统失效，但是基于电路系统复杂的结构和功能耦合关系，进而会引起其它关键元器件的失效，从而导致整个电路系统发生崩溃。现有的方法均难以辨识元器件失效在电路内部的传播路径，进而无法有效指导电路系统内部结构的优化设计。目前，还没有基于电流再分配原理，通过定量计算确定电路系统级联失效传播路径的相关研究。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于电流再分配的电路系统级联失效传播路径确定方法，其基于电流再分配理论，并结合电路系统的拓扑结构以及内部元器件的参数，能够确定电路系统在某一元器件失效下的级联失效传播路径。

具体地，本发明提供一种基于电流再分配的电路系统级联失效传播路径确定方法，其具体步骤如下所示：

S1：对所选定的电路系统内部开展结构和功能分析，从结构上确定电路内部的元器件及其相互之间的连接关系，从功能上分析电路内的电流传输行为，进而确定电路内部所有元器件以及各个元器件之间的电气连接关系，并对所确定的元器件依次进行编号；

S2：依据所确定的带有编号的元器件以及元器件之间的电气连接关系，建立电路网络，并构建邻接矩阵；

S3：借助仿真软件计算各个元器件的初始电流，并选择相应的表征元器件对于电流波动耐受能力的容量系数，从而确定电路系统网络各个元器件的容量；

S4：选取某一元器件作为初始失效连边，实现初始失效注入，同时，从步骤S2构建的电路网络中移除该失效元器件对应的连边，重新构建失效发生后的电路网络，并且更新邻接矩阵；

S5：结合各个元器件的阻抗参数以及邻接矩阵，根据电路再分配因子模型，计算失效元器件与电路网络中剩余元器件之间的电流再分配因子；

S6：依据计算的电流再分配因子，计算其它元器件在受失效元器件影响发生电流再分配后的电流值；

S7：比较各个元器件的容量及步骤S6确定的再分配后的电流值，将电流值超过预设容量值的元器件设置为失效元器件，记录该失效元器件，将该失效元器件从电路网络中移除，并重新构建电路网络，更新邻接矩阵，返回步骤S5，如果所有剩余元器件的电流值都小于自身预设的容量，则认为级联失效传播停止，并终止计算；