本发明专利技术公开一种功能重组策略的可靠性评估方法，属于可靠性及安全领域。本发明专利技术假设功能可重组系统中n个设备承担的功能是独立的，如果功能可重组系统中l个设备发生故障，n‑l个设备功能重组，并分两种情况计算功能重组后的功能可重组系统可靠性，得到功能可重组系统的可靠度。本发明专利技术通过功能的可靠度代替具体功能可重组系统的可靠性评估，能够有效地解决功能可重组系统的功能重组策略与功能可重组系统本身紧密相关的问题，抽象出一个共性的评估模型；本发明专利技术能够为功能重组系统的重组策略进行对比分析，充分利用资源，提出更高可靠度的功能重组策略。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种功能重组策略的可靠性评估方法，属于可靠性及安全(安全系统工程)领域。
技术介绍
功能重组是动态冗余技术的重要实现步骤，主要功能是防止失效的产生影响到系统的运行。随着工业工程系统的综合化、网络化、复杂化发展，对其的可靠性、安全性要求越来越高。重组能力的出现就更加保证了网络的可靠性传输。当系统发生故障，或者出于其它安全性能的考虑使系统遭受安全威胁时，具有重组能力的系统就能及时地进行功能重组，恢复正常的运行，保证网络的可靠和安全。特别是一些提供在线服务或者进行实时数据业务通信的网络就更加需要保障功能重组的安全可靠，例如工业生产控制系统、军事指挥系统等。因此提高功能重组的可靠性，不仅可以更好地利用现有的配置、故障、性能、安全管理的监测和评估，还可以增加系统的抗干扰、完成任务的能力。当前系统功能重组策略是基于网络拓扑，功能相关以及经验来设计，并没有一套完整的、系统的指导准则。对功能可重组系统的可靠性建模侧重于重组前后系统的可靠性模型发生的变化，以及重组时间对系统可靠性的影响。对系统功能重组策略的可靠性评估，鲜有研究。功能重组策略是为提高系统可靠性而提出。为达到提高系统可靠性的目的，首先要确保当满足功能重组的条件时，功能重组策略能够执行。如何利用资源最大限度地提高系统的可靠性成为系统正常运行的保障性问题。对功能重组策略进行可靠性评估是进行功能重组优化的重要基础。然而对系统功能重组策略进行可靠性评估时主要存在以下问题：1)系统的功能重组策略与系统本身紧密相关，很难提出一个共性的评估模型；2)系统的功能重组策略是一个概率事件，且在不同时间重组对系统可靠性有不同的影响，难以对其进行评估。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决一种功能可重组系统的可靠性评估问题，提出一种功能可重组系统的可靠性建模分析，进而对功能可重组系统的重组策略进行评估。本专利技术对功能重组策略建模评估做出如下假设：假设功能可重组系统中设备承担的功能是独立的。在功能可重组系统功能重组前后，每 个设备提供无差别的功能服务。首先将功能可重组系统以功能独立为准则进行划分。为便于描述，假设功能可重组系统有n个设备各自承担对应的功能如果某个设备发生故障，则n-1个设备功能重组，执行的功能分别记为且此时能够完成既定任务。依次类推，如果l个设备发生故障，n-l个设备功能重组，执行的功能分别记为 且此时能够完成既定任务，但是l+1个设备发生故障时，该功能可重组系统无法进行功能重组完成既定任务，此时功能可重组系统失效。本专利技术中称功能可重组系统在设备发生故障时仍能通过设备功能重组完成既定任务的概率为重组可靠度。本专利技术提供的一种功能重组策略的可靠性评估方法，不失一般性，考虑l＝1的情况，l>1可以迭代分析。当l＝1时，也即要求仍能保持正常工作的概率。由于功能重组保证了原来功能均需要执行，因而存在指定功能ki和kj，i≠j，一旦功能可重组系统的某个设备在t时刻失效时，这两个功能合并成一个功能且由功能ki或功能kj对应的设备执行，而其余n-2个设备执行中剩下的功能。因而，影响功能可重组系统功能重组后可靠性模型的失效存在两种情况：第一种情况为失效的设备承担功能ki或功能kj；则此时的概率P1为： P 1 = C 2 1 R n - 2 ( t ) ∫ 0 t f ( x ) R ( x ) R ′ ( t - x ) d x - - - ( 1 ) ]]>其中假定了所有设备的可靠度函数相同，均为R(·)，对应的失效密度函数为f(·)。功能重组后的承担多项功能的设备的可靠度函数为R'(·)，t为任务时间。第二种情况为失效的设备不承担功能ki也不承担功能kj；则此时的概率P2为： P 2 = C n - 2 1 R n - 3 ( t ) ∫ 0 t f ( x ) R 2 ( x ) R ′ ( t - x ) R ( t - x ) d x - - - ( 2 ) ]]>下面分析重组可靠度。假定事件A为功能可重组系统能够完成既定任务，假定事件B为功能可重组系统发生功能重组，也即功能可重组系统中有设备故障。因而重组可靠度RS(t)可表示为： R S ( t ) = P ( A | B ) = P ( A ∩ B ) P ( B ) - - - ( 3 ) ]]>其中P(A|B)为在事件B发生的情况下事件A发生的概率、P(A∩B)是事件A和事情B同时发生的概率。由式(1)和式(2)的定义可知，P(A∩B)＝P1+P2 (4)而重组发生概率P(B)＝1-Rn(t)，Rn(t)为t时刻n个设备正常工作的概率。从而根据式(3)可得： R S ( t ) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功能重组策略的可靠性评估方法，其特征在于：假设功能可重组系统中设备承担的功能是独立的，在功能可重组系统功能重组前后，每个设备提供无差别的功能服务；首先将功能可重组系统以功能独立为准则进行划分；假设功能可重组系统有n个设备各自承担对应的功能{k1,k2,…,kn}，如果l个设备发生故障，n‑l个设备功能重组，执行的功能分别记为且此时能够完成既定任务，但是l+1个设备发生故障时，该功能可重组系统无法进行功能重组完成既定任务，此时功能可重组系统失效；功能可重组系统中在设备发生故障时仍能通过设备功能重组完成既定任务的概率为重组可靠度；当l＝1时，也即要求仍能保持正常工作的概率，存在指定功能ki和kj，i≠j，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n，一旦功能可重组系统的某个设备在t时刻失效时，这两个功能合并成一个功能且由功能ki或功能kj对应的设备执行，而其余n‑2个设备执行{k1,k2,…,kn}中剩下的功能；因而，影响功能可重组系统功能重组后可靠性模型的失效存在两种情况：第一种情况为失效的设备承担功能ki或功能kj；则此时的概率P1为：P1=C21Rn-2(t)∫0tf(x)R(x)R′(t-x)dx---(1)]]>其中假定了所有设备的可靠度函数相同，均为R(·)，对应的失效密度函数为f(·)；功能重组后承担多项功能的设备的的可靠度函数为R'(·)，t为任务时间；第二种情况为失效的设备不承担功能ki也不承担功能kj；则此时的概率P2为：P2=Cn-21Rn-3(t)∫0tf(x)R2(x)R′(t-x)R(t-x)dx---(2)]]>假定事件A为功能可重组系统能够完成既定任务，假定事件B为功能可重组系统发生功能重组，也即功能可重组系统中有设备失效，因而重组可靠度R表示为：R=P(A|B)=P(A∩B)P(B)---(3)]]>由式(1)和式(2)定义知，P(A∩B)＝P1+P2 (4)而重组发生概率P(B)＝1‑Rn(t)，Rn(t)为t时刻n个设备正常工作的概率，从而根据式(3)得：RS(t)=P(A∩B)P(B)=P1+P2P(B)=C21Rn-2(t)∫0tf(x)R(x)R′(t-x)dx+Cn-21Rn-3(t)∫0tf(x)R2(x)R′(t-x)R(t-x)dx1-Rn(t)---(5).]]>...
【技术特征摘要】
1.一种功能重组策略的可靠性评估方法，其特征在于：假设功能可重组系统中设备承担的功能是独立的，在功能可重组系统功能重组前后，每个设备提...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宁，白亚南，李瑞莹，伍志韬，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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