基于共因失效的一类可修系统建模分析与最优设计

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随着现代武器装备的大型化和复杂化的产生,武器装备中大量采用冗余方法来提高系统可靠性。然而在提高系统可靠性的同时,系统的复杂度也大大加强,这样就导致由于环境和人为等因素,可能使得系统的多种元件由于一个共同原因导致同时失效,我们称之为共因失效。共因失效是影响可靠性的重要因素之一。因此,在存在共因失效的条件下,研究系统可靠性和可用性分析方法,具有工程实际意义。   为了降低成本,提高系统各部件的利用率,对故障的设备进行维修是必要的,因此对可修系统的研究也是可靠性领域里面一个重要的分支。   本文将共因失效引入到一类马尔可夫可修系统中,对串联,并联,表决等可修系统进行建模分析,主要工作如下:   (1)首先介绍了可靠度、马尔可夫可修系统、共因失效以及冗余分配系统最优设计的相关概念和分析方法。   (2)在原有不考虑共因失效的马尔可夫可修系统基础上,将共因失效引入到串联、并联、表决等马尔可夫可修系统中。其中对串联系统,考虑了两部件,三部件,以及多部件的一般形式,给出了新的模型,并且进行了分析讨论,得出相关的稳态可靠性指标。对并联系统,考虑了两部件和三部件的情况,引入共因失效,给出新的模型,并且进行了分析讨论,给出相关的稳态可靠性指标。   (3)对两个特殊系统(三部件串-并联系统和2/3表决系统)引入共因失效。其中对三部件串并联系统进行了详细的建模分析,分别对不考虑共因失效和考虑共因失效两种情况进行可靠度的建模,并且通过对模型的简化,得到相对较好的稳态可靠性指标。对2/3表决系统也做了引入共因失效的建模分析,同时得到相关的稳态可靠性指标。   (4)本文最后将共因失效引入到冗余分配系统中,对两种情形进行了可靠性的建模,提出了两种优化模型,并且用蚁群算法对两种模型进行了仿真优化,最终得到结果,验证了考虑共因失效的系统更接近于实际系统。
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