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

1、多階段任務系統(tǒng)(Phased-Mission Systems，PMS)廣泛存在于航空航天，汽車等大型復雜設備中。大型復雜設備功能的完成往往是由一系列階段任務組成，如導彈的攻擊任務分為發(fā)射、慣性制導、末端制導三階段組成。不同的任務階段其系統(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)變得更加復雜。本文從以下幾方面對PMS進行了研究

2、:
　　1)針對PMS因階段任務的關(guān)聯(lián)性，元件的共用性，導致建模難度大，求解過程復雜，提出基于貝葉斯網(wǎng)絡鏈式規(guī)則以及條件獨立性規(guī)則的系統(tǒng)路集組合方法。針對元件各階段失效率不同問題，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描述元件的跨階段相關(guān)性。針對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)絡方法因階段狀

3、態(tài)離散過多造成的條件概率表規(guī)模大、存儲空間需求大、運算量大的問題以及PMS-BDD方法對變量排序有嚴格要求的限制以及難以求解含有多種分布類型元件的系統(tǒng)可靠性問題。對某地球同步軌道衛(wèi)星進行了PMS可靠性建模與求解，并與PMS-BDD方法相對比，驗證了路集組合方法的正確性;
　　2)針對現(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優(yōu)化模型Ⅲ。以實例驗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)設計費用，采用考慮不確定性的魯棒性優(yōu)化模型Ⅲ在設計變量存在變化時，系統(tǒng)能有效抑制設計變量變化對系統(tǒng)造成的影響;
　　3)PMS本質(zhì)上是由多個元件組成的多元件系統(tǒng)，基于此觀點對PMS進行了多