可靠度与给水系统可靠性

对结构复杂、规模庞大的城市给水系统来说,保证其可靠性对于提高给水服务水平至关重要。长期以来,人们对给水系统可靠性进行的研究多局限在可靠度概念上,仍以结构可靠度思想来把握包括水力可靠性在内在给水系统服务可靠性问题,致使这一领域研究徘徊不前。本文对此进行了研究,提出可靠度概念不适应于开放的复杂系统可靠性的把握问题,应该突破可靠度概念来理解给水系统可靠性问题。     

基于改进GO-FLOW法的核电常规岛给水系统可靠性在线评价

在线评价核电机组可靠性是保障机组安全运行的关键。针对静态可靠性分析方法无法满足核电常规岛给水系统可靠性在线评价要求,提出了一种改进的适于时间序列分析的GO-FLOW可靠性分析方法;同时针对由于系统设备故障会造成设备可靠性参数变化进而影响可靠性分析的准确性问题,采用基于鱼群优化算法的支持向量机建立给水系统故障诊断模型,当系统故障时,采用熵权Topsis和灰色关联度对系统设备状况进行评估,根据设备状况修正GO-FLOW计算系统可靠度时的设备可靠性参数,从而实现了给水系统可靠性在线评价。仿真结果表明该方法能在线、准确、定量评价整个给水系统的可靠性,具有广泛适用性。     

结构系统可靠度约束下的一种结构优化方法

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。文中的元件内力由有限元法求得，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程；用分枝限界法判认主要失效模式；用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度；导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，使高效率进行基于结构可靠性的优化设计成为可能。采用基于约束函数－阶泰劳展开的序列近似规划及非线性规划的对偶理论，导出了求解结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题的优化迭代公式。若干例题的计算结果表明，本文提出的方法是相当有效的①。     

灰色系统理论的多目标可靠性稳健设计

通过对目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,提出了2种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;针对不同评价者对目标获取信息的局限性,基于灰色系统理论把评价者对目标的评估分配在一定范围内,给出了计算各目标函数权重系数的专家评估方法. 应用Matlab7.1语言的优化工具箱和符号工具箱实现圆柱螺旋压缩弹簧的多目标可靠性稳健优化设计. 算例表明,该方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据.     

基于OELM重构极限状态函数的可靠度计算方法

针对工程可靠度计算中极限状态函数不解析、非线性、计算量大这一问题,提出基于优化极限学习机高效重构极限状态函数的可靠度计算方法.该方法确定可靠度重要影响区域,在该区域内利用优化极限学习机泛化性能好的优点,按照一定的策略高效循环重构极限状态函数,最大限度地减少极限状态函数的计算次数.基于该重构极限状态函数进行重要抽样可靠性计算.通过实例分析证明,该方法的效率极高,既减少了极限状态函数的计算次数,又能够保证可靠度的计算精度.     

基于混合变量的可靠性稳健设计方法

将产品性能函数在指定百分位数处的波动作为产品稳健性指标,极限性能函数的区间可靠度大于可靠性指标作为约束,建立了随机变量和区间变量同时存在时的可靠性稳健设计单目标优化模型。为了提高可靠性优化设计问题的效率,将两个耦合的优化问题分解成两层结构优化设计问题,上层为稳健优化设计,下层进行可靠性分析计算。最后用减速器可靠性稳健优化设计问题验证所建立模型的效率和精度。     

基于等效样本法的系统组件运行可靠性建模

为实现定时截尾试验下基于系统可靠性试验信息的系统组件可靠性建模,在产品修复如新且故障数据独立同分布假设下,根据平均故障间隔时间(MTBF)等于平均故障前时间(MTTFF)提出了一种应用故障总时间法和等效样本法计算组件故障间隔时间,用Johnson法修正故障秩次的系统组件可靠性建模方法。以6台某加工中心定时截尾试验得到的故障数据为例,建立系统组件可靠度模型、组件相互独立假设下系统串联可靠度模型以及系统统计可靠度模型,计算各系统的可靠度和经验可靠度相关指数,从而验证了本文方法的有效性。     

嵌入式电子信息系统可靠度优化

文章分析了影响嵌入式电子系统可靠度的主要因素,并从系统平均寿命、失效率、故障密度函数、可用度等几方面展开研究,提出了对应的可靠度优化模型,通过仿真实验证实了该模型的可行性,可以显著实现对嵌入式电子信息系统可靠度的优化。     

关于给水系统基于可靠度的最优决策

本文研究了给水系统供水量的不确定性，给出了给水系统最优可靠度的计算方法，建立了当给水系统的总造价（或总可靠度）给定时，要求系统的可靠度达到最大（或总造价为最省）如何向各子系统分配最优造价或最优可靠度的决策模型。     

综合的结构可靠度函数预测模型

基于结构产品的现场失效数据样本较少以及物理结构模型可靠性评估存在误差,建立了综合考虑失效数据和结构失效模式及衰退机理的结构可靠度函数预测模型。采用一阶可靠性方法(FORM)进行物理结构可靠度评估,将失效数据方法得到的可靠度和物理结构方法得到的可靠度作为输入进行模糊回归,估计概率分布参数。建立的可靠度函数预测模型能较精确地预测结构产品随时间变化的可靠度,为结构产品的可靠性设计以及维修策略的制定奠定了理论基础。通过实例验证了该模型的可行性。     

Assessment on reliability of water quality in water distribution systems

Water leaving the treatment works is usually of a high quality but its properties change during the transportation stage, Increasing awareness of the quality of the service provided within the water industry today and assessing the reliability of the water quality in a distribution system has become a major significance for decision on system operation based on water quality in distribution networks. Using together a water age model, a chlorine decay model and a model of acceptable maximum water age can assess the reliability of the water quality in a distribution system. First, the nodal water age values in a certain complex distribution system can be calculated by the water age model. Then, the acceptable maximum water age value in the distribution system is obtained based on the chlorine decay model. The nodes at which the water age values are below the maximum value are regarded as reliable nodes, Finally, the reliability index on the percentile weighted by the nodal demands reflects the reliability of the water quality in the distribution system. The approach has been applied in a real water distribution network. The contour plot based on the water age values determines a surface of the reliability of the water quality, At any time, this surface is used to locate high water age but poor reliability areas, which identify parts of the network that may be of poor water quality. As a result, the contour water age provides a valuable aid for a straight insight into the water quality in the distribution system.     

给水管网水泵的优化运行

为了在保证模拟精度的前提下缩短计算时间,进行了大规模给水管网微观模型简化的研究.通过线性化管网微观模型方程,应用Gauss-Jordan法简化线性模型,研究了基于简化模型的大规模给水管网水泵优化运行决策模型的建立及求解过程.结合天津市实际管网的计算,结果表明:其计算速度大幅度提高,计算精度基本与简化前的微观模型相同,与基于微观模型的管网优化运行决策相比有明显的优势.     

基于半Markov过程的给水管网维修资金分配优化

在管网维修时,为了实现合理有效地利用有限的资金目标,提出了基于半Markov过程的维修资金分配优化模型。模型的目标函数是求系统可靠性即整个系统各管段加权长期可靠性和的最大值。在该维护程序中使用了水力可靠性来确定管段的权重。并以实例说明如何利用这个模型进行实际的运算。     

基于Epsilon-MOEA的给水系统多目标优化与决策

给水系统优化运行是多目标优化问题,决策者需要从众多的候选方案中筛选出一个综合性能最好的方案.将多目标进化算法与多属性决策相接合,采用两阶段方法来求解供水系统的多目标优化与决策问题.首先构建供水系统的多目标优化模型,包括供水系统的运行费用与维护费用最小化,以及水压服务水平的最大化,运用多目标进化算法Epsilon-MOEA求解,生成Pareto解集.然后,基于信息熵方法得到属性权重,用逼近理想的排序方法(TOPSIS)进行多属性决策(MADM)研究,对Pareto最优解进行排序.算例应用表明,该方法能够对供水系统运行的多个目标进行优化,并使决策者能够从众多的候选方案中选出综合性能较好的方案.     

基于可靠性的给水管网传感器多目标选址

针对蓄意污染事件下给水管网传感器优化选址问题,提出了以污染事件监测比例最大化、污染事件监测时间期望值最小化和选址方案可靠性最大化为设计目标的多目标优化选址模型. 结合一管网算例,利用EPANET2模拟污染入侵后管网结点的污染物浓度时间序列,通过蒙特卡洛方法获取污染事件监测时间矩阵;应用基于整数编码的非支配排序遗传算法-II (NSGA-II)求解该模型,给出了设计目标间的Pareto前沿面并对参数敏感性做了分析. 结果表明,传感器预算数目与可靠性时间标准对传感器选址结果有着显著影响. 提出的模型可用于对给水管网传感器选址问题的多个竞争目标进行权衡分析．     

基于可靠度约束的混合预防性维修模型

结合故障率衰减和年龄减小两种典型预防性维修策略,建立了一种适合设备维修现场特征的混合预防性维修模型.引入了可靠度约束条件,建立了单位时间平均维修费用优化模型,通过求解模型获得了兼顾维修成本和可靠度关系的最佳预防性维修策略,并采用随机变量评估混合预防性维修的效果.以故障时间符合威布尔分布的造纸机设备为例,运用混合预防性维修优化模型进行求解,得到了最佳预防性维修策略,使设备在可靠度约束条件下的平均维修费用比10种维修方案的平均水平降低了10.11%,比最高费用降低了21.05%.在可靠度约束条件下带有随机参数的混合预防性维修优化模型可以实现在满足最低可靠度标准下单位时间平均维修费用最低的目标,为维修计划的制定和现场作业调度提供决策支持.     

工业给水系统可靠性分析与设计研究

通过对给水管网水力计算分析、管网优化设计和可靠性设计的研究与探讨,提出了给水系统可靠性设计的数学模型和解法,为工业给水管网依据可靠性要求设计和改建扩建提供了途径．     

软件可靠性预测模型的优选问题研究

针对软件可靠性预测模型过多且难以选择的实际问题,基于混合专家网络,采用基于梯度下降法的变步长LMS算法,解决软件可靠性预测模型选择优化问题．并通过实例分析,验证了该算法应用于模型优选的有效性．     

基于概率的柔性铰链机构的优化设计

研究了具有随机参数的平面柔性铰链机构的位移放大和刚度性能的优化问题．从概率统计角度出发，将各设计参数看作随机变量，建立了基于概率的柔性铰链机构优化设计模型，并用Monte Carlo模拟法得到了柔性机构性能及一些约束函数的均值和方差，优化设计求解采用Lagrange乘子法，利用分布函数法将模型中的可靠性约束等价处理为常规约束形式，通过优化设计得到了优化设计向量．根据所得优化设计向量分别得到了机构性能的计算结果，结果表明，当设计参数分散性变大时，优化设计结果偏于保守。     

浮体式结构阻力系数试验研究

浮体式结构应用在平原水利防洪工程中时,会导致水流流态及流速分布发生变化,影响过流能力。为得到浮体式结构在运行过程中阻力系数的变化规律及因素影响机理,本文采用物理模型试验,基于水动力学理论分析,对浮体式结构阻水系数的影响因子及其敏感性进行系统研究。利用量纲分析和多元线性拟合,比较得到浮体式结构阻力系数定量计算的最优数学模型,并采用数理统计对该公式进行检验。结果表明：阻力系数与浮体式结构体型、位置、水位条件以及雷诺数有关,且四种影响参数的敏感性明显不同;通过检验得到阻力系数计算模型在可靠性以及精确度方面能够满足工程需要,可为相关工程提供理论依据。