基于广义随机Petri网的导弹系统测试性建模与指标评估方法研究

针对目前导弹测试性指标论证时缺乏有效方法支撑的问题,提出了一种基于广义随机Petri网（GSPN）的测试性建模方法。在建立导弹系统三维立体结构GSPN模型基础上,以各子系统的平面GSPN模型为研究对象,分析导弹系统故障检测及维修过程,同时根据国家军用标准GJB/Z1391—2006 故障模式影响及危害性分析指南对系统故障模式进行分类;基于GSPN模型可达标识图与嵌入马尔可夫链同构,以实存状态集和消失状态集表征库所变迁,采用同构法对测试性指标进行求解;以某型导弹子系统为例,对其测试性指标进行了评估,得到92%的故障检测率和90%的故障隔离率,验证了所提建模方法和相应算法的有效性,对测试性指标的权衡分析与评估具有指导意义。     

鱼雷装备测试维修Petri网模型与指标论证分析

针对鱼雷装备测试维修使用需求，采用广义随机Petri网模型对鱼雷装备进行测试维F修建模，并对测试性指标进行分析。分别建立鱼雷装备系统层和结构层GSPN模型，依据故障模式影响和危害性分析(变迁进行拓展，构建鱼雷装备基层级维修子网GSPN模型；采用同构法求解维修子网GSPN模型，利用的稳态可用度解析公式分析测试性参数与使用可用度(A0)之间的影响关系；以某型号鱼雷为例，开展测试性指标求解和模型仿真验证。研究结果表明，模型仿真可用度A0′=0.999 8，与系统要求值误差小于1%，验证了所构建模型的可行性和有效性。     

基于广义随机有色Petri网的测试性建模方法

针对现有测试性模型简化系统故障与测试之间的关系,忽略故障模式之间复杂性的问题,提出一种基于广义随机有色Petri网（CGSPN）的测试性建模方法。在Petri网的理论基础上对故障模式复杂性进行分析,并用不同颜色表示严酷度等级,完成CGSPN模型的构建。应用编码方案区分同一故障的多种故障模式,有效降低建模难度。采用可达性算法获取相关性矩阵。引入三角模糊数算法获取专家知识,将专家数据作为先验信息与后验测试数据相结合,解决数据量少和不可靠问题。以某型导弹为例建立CGSPN模型,对其进行测试性分析,得到96.8%的故障检测率和100%的故障隔离率,在满足系统测试性指标要求基础上丰富了模型的内容,为装备的测试性建模提出了一种新方法。     

基于广义随机Petri网的鱼雷系统级测试性参数确定方法

在装备论证阶段,提出科学合理的测试性指标要求,可以有效指导测试性设计。目前鱼雷武器系统还缺乏有效的测试性参数定量分析方法,在综合比较现有各种测试性需求分析模型的基础上,提出了一种基于广义随机Petri网的测试性建模方法。通过构建鱼雷武器系统基层级维修保障流程的广义随机Petri网模型,得到状态可达图,并利用同构法,求解了测试性参数与可用度之间的关系;以可用度和平均故障修复时间为设计指标,对国外某型鱼雷的测试性参数进行了求解,并利用Petri网 建模工具PIPE4.3.0软件进行了仿真分析,验证了模型和算法的有效性。     

基于广义随机Petri网的混合冗余系统可靠性建模

针对冗余系统动态性能难以描述、共因失效影响计算复杂的问题,提出考虑共因失效的广义随机Petri网络（GSPN）模型。在对典型冗余结构进行建模的过程中,引入冲击库所/变迁的概念拓展Petri网建模表示方法,并利用可达图验证了模型的可用性,有效描述了系统的动态失效行为。利用GSPN模型时间变迁特性,合理设计网络结构,实现单元以及系统的故障状态信息保持。在提出的GSPN模型基础上,运用蒙特卡洛仿真的可靠性评价方法生成系统寿命数据,计算系统的可靠性。以某型导弹PLC系统为例进行从单元到系统的模型搭建,实现多种冗余结构混合的系统可靠性求解。研究结果表明：所提方法与考虑共因失效的传统解析法的可靠性差值在0.02以内,验证了方法的可行性。     

基于相关性矩阵合并算法的系统级测试性建模方法研究

针对大型复杂系统直接构建测试性模型难度较大的问题,提出一种相关性矩阵合并算法.分析大型复杂系统的层次模块划分原则,对层次模块化测试性模型的建模要素进行了简要阐述.合并算法通过对系统进行层次模块划分,然后对低层次的单元模块分别进行测试性建模,再将低层次单元模块的故障-测试相关性矩阵逐步合并,进而生成整个系统的故障-测试相关性矩阵,并以某型导弹的导航系统为例进行实例验证,简化系统级测试性模型构建的难度.     

基于云模型和故障Petri网的自动装弹机故障分析方法

针对装甲装备自动装弹机故障率高、原因复杂的情况,结合Petri网理论提出一种基于云模型和故障Petri网的旋转输弹机故障分析方法。改变以往通过专家评价和人工经验来设置参数的传统做法,提出基于云模型的模糊token值初始化方法;基于相关文献对正反推理算法进行研究,实现对自动装弹机的状态评价和故障原因诊断;以旋转输弹机为例,结合其具体构造建立对应IFFPN故障模型,通过部分故障数据和相关模型的推理,验证故障分析方法的有效性。     

基于层次Bayesian网络及后验风险准则的故障样本量确定方法

针对现有测试性验证方法对装备系统结构考虑不足,且在双方风险约束条件下所确定的故障样本量过大问题,提出一种基于层次Bayesian网络和后验风险准则的故障样本量确定方法。根据装备系统结构建立测试性验证方法的层次Bayesian网络模型,并以故障检测率作为Bayesian网络 的传递参数;提出Bayesian网络不确定性推理算法,充分融合各层次测试性先验信息,同时基于偏度-峰度检验的拟合分布选取方法推导出系统故障检测率联合先验分布;进一步结合系统成败型数据确定其后验分布,基于后验样本数据集和Bayes后验风险准则设计故障样本量确定算法,通过实例进行分析。结果表明,与经典验证方法、传统Bayesian方法相比,所提方法在相同双方指标约束下能有效降低样本量。     

基于Petri网的排队网分析方法

基于Petri网的排队网分析方法,利用分层仿真方法,先对离散系统进行初步排队网建模并转化为GSPN模型.模型可分为单/多服务窗损失制排队模型、单/多服务窗等待制排队模型、单服务窗混合制排队模型与多服务窗损失制排队模型、单/多服务窗闭合式排队模型几种情况.仿真结果证明,该方法由于GSPN的可执行性和图形的直观性,仿真更为方便.     

基于模糊Petri网的某型舰炮系统故障诊断

故障的产生和传播是一个动态的过程,具有突发性、并发性和随机性等特点,精确的推理方法难以有效地对复杂特性的故障进行诊断.利用模糊Petri网对舰炮武器系统进行故障分析,首先分析舰炮故障类型以及故障的规则表示形式,然后给出了基于模糊Petri网的故障传播模式模型及其推理算法,最后以某舰炮武器系的弹药盘点异常故障为例进行了建模并用推理算法计算故障发生概率.结果表明,该模型具有直观和表达能力强的优点,可应用于工程实践.     

Modeling of Testability Requirement Based on Generalized Stochastic Petri Nets

Testability design is an effective way to realize the fault detection and isolation. Its important step is to determine testability figures of merits （TFOM）. Firstly, some influence factors for TFOMs are analyzed, such as the processes of system operation, maintenance and support, fault detection and isolation and so on. Secondly, a testability requirement analysis model is built based on generalized stochastic Petri net （GSPN）. Then, the system＇s reachable states are analyzed based on the model, a Markov chain isomorphic with Petri net is constructed, a state transition matrix is created and the system＇ s steady state probability is obtained. The relationship between the steady state availability and testability parameters can be revealed and reasoned. Finally, an example shows that the proposed method can determine TFOM, such as fault detection rate and fault isolation rate, effectively and reasonably.     

一种基于多信号流图的雷达系统测试性建模分析方法

为了在产品的设计早期获得检测率、隔离率等测试性数据,提出一种应用多信号流图模型方法进行系统测试性建模与分析的方法。基于雷达等电子产品结构复杂、解析建模困难的特点,分析了雷达系统的功能结构、工作模式及FMEA结果,并以某雷达系统为例建立系统的多信号流图,利用TEAMS软件提供的工具,对系统的测试性水平进行了分析和评估。实例分析结果表明:改进的雷达系统的测试性设计能够满足指标要求,多信号流图建模分析方法对于测试性分析和评估行之有效。     

基于试验结果可信度的装甲车辆测试性综合评估方法研究

由于外场试验自然故障样本量不足、实验室试验评估结果优于装备测试性真实水平,装甲车辆定型阶段缺乏科学的测试性评估方法。从条件概率定义出发修正了测试性预测模型,研究得到了测试性评估结果与试验评价方式关系,提出了基于外场试验、实验室试验、分析评价的测试性综合试验方法,构建了试验结果可信度计算模型和按照可信度确定不同试验结果权重的测试性综合评估模型。案例应用结果表明：基于试验结果可信度的测试性综合评估方法既解决了外场试验样本量不充分问题,又提高了试验操作的可行性和评估结论的科学性,为装甲车辆测试性试验提供了方法支持。     

基于HTCPN的装备维修仿真与资源需求确定

针对维修工作分析法(MTA)确定维修资源繁琐复杂,不能体现占用型资源的占用与释放过程的问题,提出了采用Petri网理论来描述维修过程的方法。考虑维修工作特点,对Petri网进行改进,使用层次时间颜色Petri网(HTCPN)建立装备维修过程模型。运用基于JAVA环境下的PIPE软件对模型进行分析和仿真,直观展示出资源占用、释放和消耗的过程,并提取维修过程所需维修资源。以某自行发射装备液压系统故障维修为例,验证了该方法的合理性和有效性。