容量有限批量服务轮询多址系统建模与分析

采用马尔科夫链理论,对一类批量服务、队列容量有限的轮询多址系统进行分析,建立了系统状态转移图,推导了基于信息分组数的队列状态转移概率公式.使用Matlab基于有限状态机理论的Stateflow工具箱,对该类模型进行了具体的建模与仿真,并考虑了站点具有不同优先级的情况.实验结果表明,基于Stateflow的模型与仿真方法能够有效地反映该类模型服务器的平均循环时间和站点信息帧丢弃率等统计特性.     

在役桥梁承载力模糊可靠性的马尔科夫预测

基于模糊评价和马尔科夫过程，研究了在役桥梁承载力可靠度的时变规律。根据模糊评价理论，确定桥梁承载力状况分布向量，引入马尔科夫过程方法，构造结构状态转移概率矩阵。借鉴时间-空间转换思想，提出一种基于逆阵的改进方法用于计算转移概率矩阵，并给出利用桥梁当前承载力状况分布向量修正转移概率矩阵的方法。针对新建桥梁、在役桥梁以及考虑加固的桥梁分别给出其承载力可靠度分布向量预测公式，并提出承载力预测指标。算例表明，该方法可实现桥梁承载力的可靠度预测。     

具预警状态的两相同部件并联冗余可修复系统可靠度研究

研究了具有预警状态的两相同部件并联冗余可修复系统的可靠度.可修复系统的可靠度是指系统在规定条件下和时间内完成规定功能的概率.利用泛函分析理论及c_0半群理论将原系统的偏微分、积分方程组转化成Banach空间中抽象的Cauchy问题,得到系统的瞬态可靠度和稳态可用度;并证明了该系统具有可靠性和零状态可控性.最后利用Maple软件模拟出系统瞬态可靠度和稳态可用度相应的图形.结果表明:数值模拟和数值计算所得的结论和上述理论证明的结果是一致的,从而可以为两相同部件并联等一类可修复系统的最优控制研究提供参考依据.     

考虑性能可靠度约束的单机调度与视情维修的集成优化模型

针对劣化状态可离线检测的单设备生产系统,考虑其在性能可靠度的约束下,进行了生产调度与视情维修的集成优化研究.以调度任务的加工序列和视情预防性维修的0-1逻辑变量作为决策变量,加工任务的总加权期望完成时间最小为优化目标,建立了随机期望值集成优化模型.在对单设备系统生产调度与视情维修联合策略分析的基础上,推导了调度任务完成后,基于设备状态的预防性维修的维修概率及其概率密度函数表达式,并给出了概率密度函数的求解方法.数值实验表明,在集成优化模型中引入系统的性能可靠度约束,可以保证设备在安全生产的前提下,得到最优的集成调度方案.     

基于概率阈的冗余多故障诊断策略

针对冗余复杂系统的多故障诊断问题,为减小计算量和期望测试费用,设定一个概率值作为概率阈,忽略发生概率低于这个值的多故障状态,提出了一种基于概率阈的冗余多故障诊断策略。该策略首先对相关矩阵模型进行转化,并舍弃概率低于概率阈故障状态,然后用Rollout算法对基于信息熵的诊断策略进行优化,并给出了计算步骤与方法。实例表明,与文献中方法相比该策略虽然降低了一定的准确度,但减少了更大比例的期望测试费,而且降低了相关性矩阵模型的规模,缩短了计算时间。     

基于时变马尔科夫转移概率的机动目标多模型跟踪

为了消除机动目标多模型跟踪中人为因素对跟踪精度的影响，提出了一种新的基于时变马尔科夫转移概率的机动目标多模型跟踪算法．该算法通过对Baum辅助函数的最大化实现隐马尔科夫模型状态转移概率的参数估计，并将估计结果用于交互式多模型算法的设计中，构造出时变马尔科夫状态转移概率的交互式多模型算法，有效地降低了人为因素对机动目标跟踪精度的影响．通过对一个机动目标的跟踪对比，说明了该算法比传统的交互式多模型算法具有更小的跟踪误差和良好的模型跟踪概率．     

基于寿命空间划分的多部件系统维修决策

针对多部件系统!提出了基于时间的机会维修策略,将退化状态空间划分方法应用到多部件系统联合寿命空间的划分建模研究中,对任意的多部件系统联合寿命空间进行了统一的描述和建模,并建立了维修需求组合及其划分结果的对应关系。依据联合寿命空间的划分结果,推导了各个维修需求的概率统一的计算模型。以两部件系统为例,推导了系统的稳态联合概率密度函数,并建立了费用率模型,通过遗传算法进行寻优得到最优的维修阈值。最后,通过MATLAB数值实验验证了联合寿命空间划分建模方法可行有效性。     

多工况条件下高温蠕变失效因子的计算方法

API 581中对高温部件的风险分析,采用Larson-Miller方法进行失效可能性的计算.在长期蠕变失效因子的计算过程中,只以单一的工况参数来确定失效因子值,这对经受多工况操作条件的高温部件不适用.通过对长期蠕变累积损伤与失效概率之间关系的推导,提出多工况下的长期蠕变失效因子的计算方法.实例证明推导出的新方法比原API581方法更加准确.     

面向复杂多阶段任务的多活性代理系统活性度量化策划方法

针对在"互联网+"发展大背景下,复杂信息系统须完成任务往往具有多阶段特征变化、复杂度高等特点（以下简称"任务"）.提出一种面向复杂多阶段任务的多活性代理系统活性度量化策划方法,采用随机服务系统理论,建立"系统"服务运行模型,并依此进行服务活性度量化计算及系统策划.所提方法解决了弱先验信息获得条件下多活性代理系统活性度量化问题,具有一定普适性.      

两个不同型多状态部件温贮备退化系统的几何过程模型

研究了由两个存在两种故障状态模式的不同型部件和一个修理工组成的温贮备可修系统.假定两部件的工作寿命、贮备寿命和故障后的修理时间均服从不同的指数分布,对部件1的修理是几何修理而对部件2的修理是修复如新.通过补充变量法构造了一个二维马尔可夫过程,并运用几何过程理论和拉普拉斯变换工具,推导出了该系统在各个状态之间的拉普拉斯表达式以及系统的可靠度和首次故障前的平均工作时间.     

矿用自卸车轮边减速器传动系统动态可靠性研究

轮边减速器传动系统作为轮毂驱动系统的核心部件,其可靠性直接影响轮毂驱动系统乃至整车的运行可靠性和工作寿命.针对现有轮边减速器传动系统可靠性评估只考虑单一齿面失效或齿根失效的不足,提出考虑二者失效相关的动态可靠度计算方法.首先,在考虑齿轮材料强度退化的前提下分别建立齿面、齿根强度退化随机模型;然后,基于应力-强度干涉理论并采用Monte Carlo方法计算得到2种失效形式下考虑强度退化的齿轮动态可靠度曲线;其次,根据Copula理论建立同时考虑2种失效形式相关性的单一齿轮动态可靠度数学模型;最后,应用Sklar定理对零件失效过程的相关性进行描述,建立轮边减速器传动系统动态可靠度数学模型.通过算例验证结果表明:该方法能够揭示多失效形式和多因素相关条件下系统疲劳寿命与各零部件疲劳寿命之间的关系,可以为轮边减速器传动系统的可靠性评估和预测提供理论依据.     

基于Kriging和MCMC的结构可靠性主动学习算法

在进行机械结构可靠性分析时，由于很多工程问题的性能函数较为复杂，计算成本很高，所以常采用代理模型拟合隐式性能函数来降低计算成本.为了能够利用较少的样本信息，获得较高的可靠度计算精度，将Kriging代理模型与学习函数相结合，提出一种主动学习可靠性分析计算方法.该方法找出学习效果最好的样本点对Kriging模型进行更新，提高了模型的拟合精度.用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法对结构的可靠性进行了评估，加快了样本点的收敛速度，节约了样本空间.通过分析4个算例的结果表明与其他方法相比，该方法能通过较少的样本点得到精度更高的计算结果，降低了计算成本.     

基于Gamma退化过程的机械零部件可靠性灵敏度方法

采用随机变量描述初始强度的不确定性，利用Gamma过程描述强度退化过程.在此基础上，运用摄动法、四阶矩法和Edgeworth级数方法，解决了随机参数服从任意分布的可靠度计算问题.基于矩阵微分方法，推导出关于随机变量均值和方差的可靠性灵敏度的计算公式.以螺栓为例对所提方法进行验证，结果表明该方法可有效地解决机械零部件强度退化时的可靠性灵敏度问题.     

基于稳定函数的支撑结构系统临界力计算方法

基于稳定函数，给出了求解支撑结构系统临界力的计算方法，推导了不同荷载作用位置的3种双层支撑结构系统临界力的计算公式.结果表明:基于稳定函数的理论推导公式求出的解析解与二阶弹性分析数值解计算结果相近，误差均在3%以内;双层1~3跨带摇摆柱支撑结构系统总承载力理论值与试验值的结果验证了本文求解支撑结构系统临界力计算方法的准确性.基于稳定函数的支撑结构系统临界力计算方法具有普遍的适用性、较高的计算精度，为工程应用提供理论基础.     

基于有限元法的局部动力参数识别方法

基于有限元理论，利用谐波平衡法推导出适用于刚度和阻尼参数识别的理论方程，分别按正余弦和复数形式展开求解，并以一典型转子系统为例进行子模型支承刚度与阻尼的识别验算.研究结果表明:两种展开形式均能实现边界参数的识别，且识别结果准确可靠.但由于正、余弦展开求导后形式复杂，不利于完成非线性特征的识别；而复数展开形式能简化计算和推导过程，可较好地完成线性和非线性解的识别，并且识别精度较高.该研究结果为此类系统的设计与振动分析提供了理论参考.     

近空间飞行器机翼动态可靠性分析

为保证飞行器的结构可靠和飞行安全，开展近空间飞行器机翼结构动态可靠性分析和寿命预测是十分必 要的，基于近空间飞行器机翼受力分析，在考虑随机载荷和强度变化下给出了机翼动态可靠性分析的新方法。 首先分析了飞行器机翼截面的剪切应力、拉压应力和相当应力的计算; 然后考虑气动载荷作用次数用泊松随机 过程表征; 在机翼强度干涉理论的分析结构强度的基础上，提出截尾正态分布描述气动载荷的新方案，建立了 机翼动态可靠性模型，给出了可靠性指标; 分析了强度退化和飞行动态对可靠性的影响，以给出保证飞行器结 构可靠性的基本要求，为结构可靠性控制器设计提供参考。仿真结果表明，在实际飞行中若要保证飞行器的结 构可靠性，应尽量避免飞行速度过快增加及负迎角和大迎角，条件允许的情况下适当增加飞行高度。     

电网可靠性概率分布的参数不确定性辨识

元件可靠性参数受元件类型、运行时间、气候条件等诸多因素影响而具有不确定性,电网可靠性指标本质上也是一种随机变量。笔者从电网可靠性指标的概率分布计算以及其变动规律受参数不确定性影响的角度开展辨识研究,为探索参数不确定性对电网可靠性评估影响提供工程实用参考。在双循环蒙特卡洛模拟法的基础上提出了点估计法,为进一步提高计算效率,提出了改进序贯蒙特卡洛模拟法,并详细讨论了它们的原理及优缺点。评估结果表明：3种方法计算结果比较接近,但改进蒙特卡洛模拟法的计算效率最高,点估计法次之。通过对IEEE-RTS 79系统的评估分析,验证了改进序贯蒙特卡洛模拟法的实用性和有效性。     

具有时间检测策略的温贮备系统可靠性

针对由两不同型部件组成的且贮备部件考虑时间检测策略的温贮备可修系统进行可靠性研究,利用马尔可夫更新过程理论,得到了系统的瞬时可用度、平均故障次数等可靠性指标的Laplace变换(或Laplace-Stieltjes变换)表达式以及系统的首次故障前平均时间,该结果对于提高温贮备可修系统的可靠性具有一定的参考价值与实际意义。     

多阶段复杂退化产品的可靠性统计模型

针对多阶段退化产品,基于性能退化响应数据的回归统计拟合,建立变速率复杂退化可靠性评估模型。首先利用分段回归拟合对性能退化数据进行变点回归建模,推导变点分布的极大似然函数;其次鉴于模型的复杂性,变点估计的最大似然估计无法得到显式解,采用分层Bayes进行建模;然后结合MCMC(Markov chain Monte Carlo)算法中的Gibbs采样对模型进行参数诊断,依据Schwarz信息准则(Schwarz information criterion,SIC)构建经验似然比对模型的变点进行估计与检验;最后根据产品失效退化的定义,推导该失效模式下产品的可靠度函数。以手机运行的游戏性能数据建模分析,演绎说明了多阶段退化模型适应性强、可行性高的特点。与传统两阶段建模相比,多阶段退化建模考虑了各个阶段的退化信息,提高了数据利用率和产品的可靠性评估可信度。     

基于裂纹失效区域的分体式刀盘可靠性计算

全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)工作时刀盘表面会产生大量裂纹,针对这种情况提出一套裂纹区域划分法,在此基础上建立可靠度计算模型.首先,根据受力及结构形式的不同划分刀盘易发生裂纹的危险区域,然后运用雨流计数法获取应力幅值.以裂纹疲劳损伤累积为基本变量,创建TBM刀盘裂纹扩展形式的可靠度计算模型.以中天山隧道工程TBM刀盘为例,刀盘易发生裂纹的部位可划分为10个区域.TBM掘进4 km时可靠度的计算结果与实际工程相符.刀座焊接处最易发生疲劳破坏,维修时应采取措施防止其裂纹扩展.