基于MDA的仿真模型转换框架研究与实现

提出了一个基于模型驱动体系结构（MDA）的分布交互仿真模型转换框架（DSMTF）,设计了仿真模型的元模型、转换规则和转换框架的体系结构。该框架可以通过扩展转换规则库支持不同的仿真标准。以HLA/RTI为例研究了DSMTF中模型转换的方法和步骤,提出了HLA仿真元模型并据此定义了相应的规则库,实现了仿真模型的自动转换。该框架在一个复杂系统仿真应用开发中获得了成功的应用。     

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。     

基于云模型的定性定量转换方法及其应用

针对复杂系统综合评估过程中广泛存在的不确定性,以及定性与定量变量之间的转换和映射的需求,提出了基于云模型的定性与定量变量转换方法。该方法利用云模型在不确定性转换上的优势,最大限度的保留了评估过程中固有的不确定性,提高了评估结果的可信度。通过应用实例的设计和实现给出了应用该方法的具体步骤,验证了该方法和过程的可行性。     

基于极值理论的飞控系统故障后风险定量评估

研究了基于极值理论(EVT)的低频高危事件定量评估方法. 构建了考虑驾驶员响应的飞控系统故障后评估模型, 介绍了角速率传感器故障后极值样本的获取方法. 利用非线性优化模型对极值理论中常用的线性模型进行了改进, 针对极值样本分布模型中参数的辨识, 对比了几种优化算法对文中评估模型的适用性. 采用四种优化算法对模型参数进行了对比辨识以寻求飞行风险条件概率最优解,得出了自适应粒子群算法对文中评估模型适应度最高的结论. 最后将传感器故障风险概率加入有驾驶员响应环节的马尔科夫过程模型对飞控系统风险概率进行动态定量评估. 其最终结果可为定量评估某型机操纵系统的动态可靠性提供理论依据.     

面向模型检查的NuSMV统一建模方法

以形式化建模和利用模型检查进行自动化分析验证为核心的基于模型的安全性分析(model based safety analysis, MBSA)技术能够提高工作效率和分析结果的客观性,已在复杂大型装备系统的安全性工作中得到广泛重视与应用。现有的MBSA框架下的建模过程较为复杂,且通常需要模型转换,易造成模型信息的损失,影响安全性分析结果的准确性和全面性。面向模型检查,提出了基于符号语言构建统一系统模型的方法,研究了形式化语言元素与系统功能、结构和故障模式之间的分配与映射关系,利用时态逻辑公式规范了系统安全性要求的定义。最后,以飞控系统的前主桨舵机为例进行了案例应用,验证建模方法的有效性和适用性。     

多态系统可靠性分析广义灰色贝叶斯网络模型

针对多态系统可靠性分析过程中部件和系统的故障状态难以准确界定、故障逻辑关系难以精确测度等问题,基于模糊数学和灰色系统理论提出了一种广义灰色贝叶斯网络模型。该模型首先运用含有区间灰数的模糊子集表征部件所处的故障状态;然后通过运用区间灰数表示系统故障发生的条件概率表征多态系统复杂多样的故障逻辑关系;最后基于贝叶斯网络推理算法和区间灰数运算规则,给出系统处于不同故障状态的概率和部件重要度等可靠性特征信息,为不确定条件下的多态系统可靠性分析提供了完整的解决方案。通过对某民航飞机的可脱离应急跟踪设备的案例研究,表明了所提模型的可行性。     

IDEF3过程模型转换为对象Petri网模型方法研究

IDEF3过程模型是描述复杂、并发系统业务逻辑强有力的建模工具,具有完备的建模语义,在业务建模中有广泛的应用。然而IDEF3过程模型虽然描述了系统的复杂业务过程,却没有对业务过程的动态逻辑,特别是随着时间的演变,业务过程能否正确、合理地反映系统的需求进行描述。提出了一种如何将IDEF3过程模型转换为对象Petri网模型的方法,给出了转换规则和步骤。并利用对象Petri网模型对大型、复杂并发系统强有力的建模、仿真能力,对转换后的IDEF3过程模型进行执行,获取了IDEF3过程模型的行为特性。     

基于模型的飞控系统安全性分析研究

针对飞控系统安全性分析问题, 提出一种基于系统拓展模型(extended system model, ESM)的安全性分析方法。首先, 运用Simulink建立系统名义模型。然后, 对名义模型进行故障注入, 得到系统扩展模型, 观察故障情况下的系统响应并对系统进行安全性分析。最后, 选取操纵舵面系统(副翼/方向舵)为例。结果表明，系统故障拓展模型使得模型保持完整性和一致性, 能够模拟系统故障多状态模式, 保证了安全性分析结果的准确性和完整性。     

一种基于云理论的组织绩效评估方法

组织绩效评估中存在着大量的定性指标,如何实现定性描述向定量表示的转换,使得评估更加科学与精确,变得越来越迫切。云理论是在对传统模糊集理论和概率理论进行交叉渗透的基础上,形成自然语言值表示的某个定性概念与其定量表示之间的不确定转换模型。本文通过引入云理论中的云重心评价法,实现了定性概念向定量表示的合理转换,进而对组织的整体绩效做出综合评价。通过实例分析,验证了该方法的可行性与科学性。     

复杂系统态势评估模型及其本体论实现方法

针对复杂系统的在线态势评估问题，依据信息融合理论，提出了一种新的网络在线态势评估模型。它采用定性与定量、局部与综合相结合的评估策略，即首先进行快速定性评估，一旦系统异常，立即启动集成神经网络组对来自系统多侧面的故障特征信息进行定量分析和分类，最后两级D-S证据推理模型在各自的融合中心实现对各子网络的融合，提高了评估的精度和可靠性。基于本体论成功地实现了该模型，在丰满水电数字仿真系统的成功应用验证了模型的有效性和实际应用价值。     

基于统计模型检测的DFT定量分析方法

动态故障树(dynamic fault tree, DFT)是对系统进行安全性分析的重要手段,基于马尔可夫链的DFT求解方法存在3个难题:一是仅可分析故障概率为指数分布的系统;二是无法分析共因失效情况;三是可能导致状态空间爆炸。因此提出一种基于统计模型检测的DFT定量分析方法。首先将DFT分解为动态逻辑门、基本构件、共因失效关系、门门和门构件间的逻辑关系;其次将动态逻辑门、基本构件和共因失效关系基于随机混成自动机形式化规约;然后通过逻辑关系重构自动机,形成随机混成自动机网络;最后通过分析一个具有共因失效关系的服从多失效概率分布的飞机结冰探测系统,表明所提方法的有效性。     

考虑概率型共因失效的多阶段任务系统可靠性分析模型

针对多阶段任务系统(phased-mission system, PMS)任务可靠性受概率型共因失效(probabilistic common cause failure, PCCF)影响的问题, 提出一种基于贝叶斯网络(Bayesian network, BN)的PCCF-PMS分析模型。首先, 研究基于BN的PMS表征方法, 建立不考虑共因失效的PMS基础BN模型, 即PMS-BN。其次, 构建共因空间节点, 并研究在共因空间节点影响下系统模型参数的修正方法。最后, 引入共因节点对PMS-BN模型进行扩展, 实现考虑共因失效影响的PMS可靠性量化分析。以地球同步轨道卫星的首次变轨任务为例说明所提模型的正确性, 分析结果表明, 共因失效问题对于PMS的可靠性存在显著影响。PCCF-PMS模型能够综合处理受概率型与确定型共因失效影响的PMS可靠性分析问题。所提模型适用于共因事件间呈独立、互斥、统计相关等统计关系的情况, 且网络模型规模可控。     

基于本体的飞机舵面结构故障诊断方法

从系统工程的角度分析了飞机系统的复杂性,将飞机族的概念引入到飞机的本体建模中,并以舵面故障诊断过程为研究对象, 首先用Protégé建立了飞机本体的领域知识模型,然后将单故障和组合故障的诊断知识列为本体中的SWRL规则,最后利用 JESS推理出 新知识得出诊断结果,实现了用本体来选择修复方案的过程.该方法能够实现复杂系统的建模及故障诊断 方案的准确选择,并可通过增加新的诊断知识来完善故障诊断知识库.     

基于描述逻辑的能力需求模型验证方法

针对C⁴ISR系统能力需求模型中存在的一致性和合理性问题,提出了一种能力需求模型的验证方法。先采用基于描述逻辑的本体描述语言OWL DL精确描述能力需求分析中的元概念模型和应用概念模型,然后在元概念模型和应用概念模型之上附加一定的模型验证推理规则,并通过符号推理系统验证了能力概念的完整性以及目标的一致性。     

基于故障风险标尺的复杂装备健康状态分类模型

针对复杂装备故障呈现出多重性、相关性及模糊性的特点,本文分析了装备健康状态演化规律,利用自适应模糊神经网络、故障模式、影响及危害性分析构建故障风险标尺,实现了对复杂装备故障风险程度的定量化描述及装备健康状态的分类。通过实验分析,本文提出的模型相比于传统的故障预测以及故障风险程度定量方法具有显著优势,实现了对装备从设计生产、部署使用以及退役报废全寿命周期的动态反馈,对提高复杂装备综合保障能力具有重要意义。     

基于领域知识的模型检验方法

提出了一种基于领域知识的模型检验方法.该方法主要是采用本体论方法,将业务领域内的潜规则表示成领域知识,构成领域规则库,对领域规则采用图形化表示与使用SWRL描述相结合的方式,形成了对规则知识的内、外部表示,为领域知识的直观显示和有效推理提供基础.领域规则形成的规则库为模型检验提供了依据和复用基础,确保用户构建的应用模型满足业务领域需求.     

基于多信号流图和相似性度量的故障可诊断性评价方法

针对目前基于定性模型无法对电子系统故障可诊断性进行定量评价的问题, 将定性模型与数据驱动方法相结合, 提出一种基于多信号流图和相似性度量的故障可诊断性评价方法。首先, 根据系统的组成结构建立多信号流图模型并得到故障-测试相关性矩阵, 基于故障-测试相关性矩阵提出了故障可诊断性评价准则。其次, 提取测试信号的小波包Shannon熵作为特征向量, 以欧式距离作为相似性度量指标, 将故障可诊断性定量评价问题转换为不同故障模式下测试信号特征向量的相似性度量问题。然后, 构建故障可诊断性评价矩阵, 依据故障可诊断性评价矩阵提出了系统可诊断性指标。最后, 通过仿真分析验证了所提方法的有效性。结果表明, 所提方法在不构建数学模型的前提下, 能够实现电子系统的故障可诊断性的定量评价。