基于半马尔可夫过程容错导航系统可靠性分析的化简

在容错导航系统中,当采用序贯的方法进行故障检测或者对系统的某些参数采用滤波以后,可以利用半马尔可夫过程理论分析系统的可靠性。本文应用具有时间尺度的半马尔可夫极限定理,对容错导航系统半马尔可夫可靠性分析过程进行了化简,减少了计算量,简化了计算过程。     

基于贝叶斯网络的多阶段系统可靠性分析模型

针对多阶段系统(PMS)的可靠性评估问题,提出了一种基于贝叶斯网络(BN)的可靠性分析模型PMS-BN.PMS-BN模型首先为每个阶段构建各自的BN,其结果命名为phase-BN.为了描述阶段之间的相关性,将所有phase-BN中表示同一部件但属于不同阶段的根节点用有向边连接,并且将所有phase-BN中的叶节点与一个新的表示PMS系统的节点用有向边连接,从而构建出用于刻画PMS系统的BN,称之为PMS-BN.将各个阶段时间离散为m个时间段,利用BN推理算法获得PMS的可靠性参数.通过2个实例详细阐述PMS-BN的建模过程.PMS-BN模型为PMS可靠性分析提供了一种新的策略,能够方便地实施系统可靠度计算、故障诊断、重要度分析等应用.若构建的PMS-BN满足所有非根节点均具有2个父节点,则PMS可靠度的求解过程仅需O(Nm3)的计算复杂度,其中N为非根节点的个数.     

基于隐半马尔可夫模型的动态多故障诊断方法研究

针对现有故障诊断方法无法适应复杂装备多故障诊断要求的技术问题,提出了基于隐半马尔可夫模型(HSMM)的动态多故障模型,并给出动态多故障诊断问题的形式化描述;在隐半马尔可夫公式推导过程中对推导方法进行了改进,使得公式推导过程大大简化;通过将目标函数转化为若干个独立的子问题,并分别用基于二进制的粒子群算法进行求解,有效的实现了动态多故障诊断;该方法同现有方法相比,在不影响检测率和隔离率的前提下,计算简单,运行时间短,优化效果明显.     

基于Markov过程的冗余系统可靠性分析

研究系统可靠性方法问题,一般忽略维修性和测试性对可靠性的影响,但忽略维修性和测试性后的系统可靠性分析结果和实际情况可能存在较大的误差.针对在考虑维修率和故障覆盖率的前提下,为对典型的双机热冗余系统进行可靠性分析.提出用马尔可夫过程描述系统的状态转移过程,采用求解系统可靠度/可用度的微分方程组,在Matlab进行仿真.结...     

基于补充变量的非马尔可夫随机Petri网及其应用

针对非马尔可夫随机Petri网提出了一种补充变量引入方法，使其适合于系统共享维修资源情况下的可靠性分析。研究了基于补充变量的非马尔可夫随机Petri网的分析方法，以一并行系统为例说明该方法的建模过程、求解方法以及可靠性指标表达式，并以指数分布为例进行了方法验证，验证表明该方法是可行性的。     

基于非马尔可夫随机Petri网的软件再生建模与分析

软件老化是影响软件系统可靠性的重要潜在因素,软件再生作为一种主动预防性的软件容错技术是解决软件老化问题的主要手段.以往的随机Petri网再生模型假定所有变迁的实施时间服从指数分布.针对变迁的实施时间服从确定性分布或一般性分布的情况,文中提出了一种用非马尔可夫随机Petri网建立软件再生模型的方法.该方法采用马尔可夫再生理论对模型进行分析,并给出模型的瞬态解和稳态解.仿真实验表明:选择合适的软件再生周期,可以有效地降低存在老化的软件系统的平均宕机成本,提高系统的可用性和可靠性.     

动态影响图模型研究

部分可观察马尔可夫决策过程在策略空间和状态空间上的计算复杂性,使求解其一个最优策略成为NP-hard难题.为此,提出一种动态影响图模型来建模不确定环境下的Agent动态决策问题.动态影响图模型以有向无环图表示系统变量之间的复杂关系.首先,动态影响图利用动态贝叶斯网络表示转移模型和观察模型以简化系统的状态空间;其次,效用函数以效用结点的形式清晰地表示出来,从而简化系统效用函数的表示;最后,通过决策结点表示系统的行为来简化系统的策略空间.通过实例从3个方面和POMDP模型进行了比较,研究的结果表明,动态影响图模型为大型的POMDP问题提供了一种简明的表示方式,最后在Robocup环境初步验证了该模型.     

基于随机Petri网的电信交换系统可生存性分析

网络系统的可生存性问题是系统安全领域的一个重点研究方向。讨论现有的系统可生存性的一般分析方法,确定系统的可生存属性,并采用随机Petri网(SPN)技术,分析电信交换系统生存性问题的特点。重点利用随机Petri网描述系统的失效-修复分析模型和性能分析模型,给出系统可生存性分析中主要指标的定量计算方法。系统仿真结果表明了该方法的有效、合理性。     

面向协同检测与跟踪的多传感器长时调度方法

针对目标检测与跟踪时辐射控制问题,提出一种面向协同检测与跟踪的多传感器长时调度方法.首先建立基于部分马尔可夫决策过程(POMDP)的目标跟踪与辐射控制模型;然后以随机分布粒子计算新生目标检测概率,以后验克拉美-罗下界(PCRLB)预测长时跟踪精度,以隐马尔可夫模型(HMM)滤波器推导长时辐射代价;最后构建新生目标检测概率和已有目标跟踪精度约束下辐射控制的长时优化函数,给出基于贪婪搜索的分支定界算法求解最优调度序列.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

基于HSMM的两阶段设备缺陷状态识别方法*

针对传统马尔可夫模型(HMM)状态停留时间必须服从指数分布假设的不足,提出了一种基于隐半马尔可夫模型(HSMM)的两阶段设备缺陷状态识别方法.首先,通过分析HSMM模型的参数构成及基本特点,并结合两阶段设备的劣化过程特点提出合理的假设条件,建立起用于描述两阶段设备运行状态的HSMM模型;其次,针对HSMM模型的参数估计问题,引入最大似然估计法,并提出了小样本条件下求解状态持续时间的方法;再次,基于建立的HSMM模型,给出了两阶段设备缺陷状态早期识别的计算公式及步骤,通过对状态停留时间的概率估计实现了对缺陷状态的早期识别;最后,通过计算机仿真方法模拟了HSMM模型的建模、参数估计及缺陷状态识别过程,从而验证了该方法的有效性和准确性.     

Mission reliability of an automatic control system integrated with distributed intelligent built-in-test systems

This paper introduces distributed-centralized Built-in-Test (BIT) systems interfaced with an automatic control system with the purpose of improving mission reliability. By Using a block diagramming method, a complicated system is decomposed into mutually exclusive subsystems so that a distributed BIT is connected to each subsystem for multiple parallel processing of fault direction. The data produced by the distributed BITs is sent to a central control processor. We present a Markov process approach to analytically derive the mission reliability of an automatic control fault-tolerant system with distributed BITs. As diagnostic mistakes of the BIT, the false alarm and fault missing of BIT are considered with the malfunction of the BIT itself. Numerical examples are also prepared to evaluate the performance of distributed intelligent BITs, by comparing mission reliabilities corresponding to the variation of design parameters in a time domain.     

基于备件方案的多态PMS可靠性仿真模型

针对多阶段任务系统(PMS)的备件问题,构建基于Monte Carlo方法的仿真模型,给出具体的算法流程。该模型以多态结构函数为基本输入,产生等价于基本设备寿命实现值的随机数,代入仿真模型,经过逻辑运算和统计分析得到系统的可靠度,为多态PMS的备件决策提供依据。应用Matlab软件进行仿真实验分析,结果表明该方法具有较高的仿真精度。     

基于随机PERT网络Monte-Carlo仿真的任务可靠性分析

为研究复杂系统的保障可靠性,在对保障系统任务可靠性、任务可靠度和任务可靠度密度及其估计进行定义的基础上,用PERT网络对保障任务流程进行建模,并用Monte-Carlo方法对PERT网络的任务工期进行仿真,进而进行基于仿真结果的任务工期概率特性分析、保障系统任务可靠性分析、路径及工作的重要度分析等。在对仿真结果的分析过程中,考虑工作持续时间服从非对称分布形式,选用比常用的正态分布形状适应度更好的β分布对任务持续时间进行概率密度函数拟合,并用粒子群算法对β分布参数进行寻优。对维修计划网络的仿真和分析表明,用Monte-Carlo方法对保障系统进行任务可靠性分析不受工作持续时间概率特性和工作间逻辑关系的限制,具有解析方法所不具有的广泛适用性,且基于粒子群的β分布参数寻优能以较高的精度估计出任务可靠性曲线的相关参数。     

应用马尔科夫模型分析起落架的可靠性

为了提高飞机起落架控制系统的安全性能,提出了基于马尔科夫模型的起落架控制系统可靠性评估方法。首先分析系统每个节点的可靠性。运用马尔科夫过程对节点控制系统进行数学建模,根据故障空间状态图推导出系统的查普曼-柯尔莫戈洛方程,然后利用数学方法解出系统处于每一个状态的概率,得到节点控制系统的可靠度,进而求出整个起落架控制系统的可靠度。结果表明马尔科夫过程可以对起落架控制系统的可靠性进行准确的分析,结果精确,计算过程简单,对数学工具的要求低,适用于起落架这种复杂控制系统的可靠性研究。     

马尔可夫决策过程两种抽象模式

抽象层次上马尔可夫决策过程的引入,使得人们可简洁地、陈述地表达复杂的马尔可夫决策过程,解决常规马尔可夫决策过程(MDPs)在实际中所遇到的大型状态空间的表达问题.介绍了结构型和概括型两种不同类型抽象马尔可夫决策过程基本概念以及在各种典型抽象MDPs中的最优策略的精确或近似算法,其中包括与常规MDPs根本不同的一个算法:把Bellman方程推广到抽象状态空间的方法,并且对它们的研究历史进行总结和对它们的发展做一些展望,使得人们对它们有一个透彻的、全面而又重点的理解.     

基于使用模型的嵌入式软件测试用例生成研究

基于Markov链使用模型的软件统计测试是产生高效测试用例,实现软件可靠性定量评估的有效方法。介绍了基于使用模型的统计测试方法,论述了使用模型的概念和特点,以及从使用模型中可以计算出的静态参数和它们在统计测试和软件开发中所起的作用。提出Markov链使用模型用于嵌入式软件的测试,从理论上得到嵌入式软件的可靠性。具体阐述了嵌入式软件的Markov链使用模,型自动生成测试模型的方法。同时使用改进的Kullback判别式探讨测试的可靠性问题,从理论上证明了测试链到使用链收敛的必然性。理论分析和初步的实例证明该方法是可行的和有前途的。     

Iterative analysis of Markov regenerative models

Conventional algorithms for the steady-state analysis of Markov regenerative models suffer from high computational costs which are caused by densely populated matrices. In this paper, a new algorithm is suggested which avoids computing these matrices explicitly. Instead, a two-stage iteration scheme is used. An extended version of uniformization is applied as a subalgorithm to compute the required transient quantities “on-the fly”. The algorithm is formulated in terms of stochastic Petri nets. A detailed example illustrates the proposed concepts.     

基于模型的复杂系统任务保证研究综述

任务保证是国外航天领域为确保复杂系统在任务周期内的安全、可靠而提出的一种工作方式。随着基于模型的系统工程技术近年来的迅猛发展，将其与任务保证相结合而形成的基于模型的任务保证概念开始得到广泛的应用和认可。这为复杂系统在安全性、可靠性工作方法上的进一步发展提供了有利条件。介绍了基于模型的任务保证概念，并对其所涉及的安全/保证案例、基于模型的系统工程、目标结构表示等关键要素，以及其目前在复杂系统设计中的典型应用进行了阐述。对基于模型的任务保证在未来的发展方向进行了展望。为基于模型的任务保证在复杂系统中的应用提供了理论参考。     

基于Petri网的非相似余度飞控计算机可靠性分析

应用混合Petri网建立故障诊断模型,应用广义随机Petri网建立Boe ing 777非相似余度飞控计算机故障行为模型.描述了非相似余度系统的结构以及故障的产生和传播的动态过程,分析了该系统的可靠度和容错度,并有效地消除了瞬态故障对分析系统可靠性的影响.