基于PH分布的n中取k系统可靠性模型研究

本文以n中取k系统为研究对象,采用Phase-type(PH)分布代替指数分布等典型分布,假设部件在工作状态、储备状态和维修状态停留时间均为连续时间PH分布;建立了一种描述能力更强的系统可靠性解析模型,利用矩阵解析方法获得了系统稳态概率,推导出系统稳态可用度、工作时间、平均故障间隔时间和维修台故障件到达率的解析表达式;并通过算例验证了模型的正确性和适用性,演示了给定n值后,k值变化对系统可靠性规律的影响.     

基于PH分布的n中取κ系统可靠性模型研究

本文以n中取k系统为研究对象,采用Phase-type(PH)分布代替指数分布等典型分布,假设部件在工作状态、储备状态和维修状态停留时间均为连续时间PH分布;建立了一种描述能力更强的系统可靠性解析模型,利用矩阵解析方法获得了系统稳态概率,推导出系统稳态可用度、工作时间、平均故障间隔时间和维修台故障件到达率的解析表达式;并通过算例验证了模型的正确性和适用性,演示了给定n值后,k值变化对系统可靠性规律的影响.     

延迟修理的修理工多重休假可修系统更换模型

针对有延迟修理的修理工多重休假单部件可修系统,提出了一种维修更换模型。系统发生故障时可能因修理工的休假或故障情况而得不到及时修理,因此系统可处于工作、修理和待修三种状态。假设系统每次维修后均不能“修复如新”和系统每次故障以概率1-p延迟修理的情况下,以系统的故障次数N为更换策略,通过扩展几何过程理论建立数学模型,求出了系统经长期运行单位时间内期望效益的明显表达式。最后,通过数值例子验证了该方法的有效性。     

航空发动机组合维修策略的备件需求规律

以单台航空发动机系统在定时维修和失效更换相结合的维修策略下的备件需求规律为研究对象,假设航空发动机中的部件寿命服从一般分布,利用Phase-Type(PH)分布的稠密性将一般分布表示为PH分布形式;然后通过仿真获取整个发动机系统的备件更换时间序列;在仿真结果基础上,利用EM算法将单台发动机的备件需求点过程拟合为马尔可夫到达过程(Markovian arrival proccss,MAP),并根据MAP性质确定了多台相同发动机组成的系统的备件需求规律;最后通过一个示例说明了本文方法的有效性.文中通过仿真获取样本数据,再采用拟合算法确定需求规律的研究思路具有很好的通用性,对他人的研究工作有一定借鉴作用.     

基于冲击模型劣化系统的不完全维修决策

以针对冲击失效劣化系统, 提出一种新的δ-冲击失效模型, 并基于该模型研究了N型更换策略下的不完全维修决策方法. 首先通过扩充失效状态, 在δ-冲击模型的基础上建立新的δ-冲击失效模型; 其次以最小平均费用率为目标、可用度为约束, 建立了N型更换策略下系统的不完全维修决策模型; 最后用一个算例验证了该方法的合理性, 并分析了参数对策略$N$的灵敏度.     

不完全维修下的单部件系统视情维修及更换策略

实际装备维修工程中,系统并不总能够通过维修恢复如新,并且修后工作时间和维修时间会随着系统年龄增加而分别呈现缩短和延长趋势。针对这个问题,利用连续时间马尔科夫链理论建立单部件系统在不完全维修条件下的视情维修及更换策略模型。根据马氏过程平稳状态下统计平衡原理得到状态概率方程组,并给出相应的递归求解算法。分别以系统稳态可用度最大、长期运行费用率最低以及规定可用度约束下平均故障前时间最长为目标,确定系统最优检测频率、视情维修阈值和更换策略。最后通过算例说明系统在最优维修及更换策略下达到的性能指标与系统劣化属性和维修能力水平的关系,验证了该模型的可行性。     

考虑不完美维修的定期检测与备件策略联合优化

针对退化过程服从三阶段故障过程的单部件系统提出了定期检测与备件订购策略联合优化.该策略下,根据检测时系统的状态执行不同的维修活动:当系统处于正常状态,不执行任何维修活动;若识别轻缺陷进行不完美维修并采用比例役龄回退模型描述不完美维修效果;若识别严重缺陷则更换系统.当更换系统时需考虑备件状态:若处于存货状态则立即更换,若正处于途中则到货时更换,若未订货需立即订货并在到货时刻更换.考虑所有更新事件采用更新报酬理论建立以最小化单位时间内期望成本为目标的模型,同时优化检测周期和订货点.最后,设计枚举优化算法和离散仿真算法求解模型,并在算例分析中验证模型的有效性和适用性.     

定期检修多态退化可修系统的维修更换策略

针对带定期检修的多状态退化可修系统提出了一种最优维修更换策略。假定系统部件有多个失效状态,并在故障时依概率进入其中某个状态,假定系统检修“修复如旧”和故障维修“修复非新”,系统在检修期间停止工作,检修不影响系统寿命,系统依概率在工作状态、定期检修状态和故障维修状态时达到系统的有效年龄T,在系统更换策略为其有效年龄T的条件下,取系统经长期运行单位时间内期望效益为目标函数,利用推广的几何过程和更新过程理论建立了系统数学模型,并求出了系统期望效益的解析表达式,进一步利用数值法或分析法可以求出最优维修更换策略T*。该维修更换策略及其模型对于工程实践具有一定的指导意义和参考价值。     

考虑修理工多重休假的并联系统可靠性模型分析

针对大型复杂装备维修力量的调度与分配复杂性,引入修理工多重休假策略,以包含n个相同部件的并联系统为研究对象,针对以往研究利用指数分布等典型分布导致模型约束条件过于严格的问题,假设系统部件寿命、维修时间以及修理工休假时间均服从连续Phase-type分布,建立了适用性更好的系统可靠性解析模型,得到了系统可靠度、系统稳态可用度、稳态故障频度、系统平均故障间隔时间等一系列可靠性参数的解析表达式,并利用算例验证了模型适用性。     

基于ExSpect语言的维修过程建模与仿真

研究了单部件可修系统的最优维修更换问题,构建了系统维修更换的Petri网模型,然后利用ExSpect仿真软件进行模拟仿真,从而证明了利用Petri网分析和解决系统维修更换问题的有效性。假定系统每次故障时以概率p进行更换及以概率1-p进行维修,并且每次维修后系统均不能“修复如新”,以系统的故障次数N为策略,利用几何过程建立数学模型,求出最优策略N*,使得系统经长期运行单位时间内期望损失达到最小,并求出系统经长期运行单位时间内期望损失的明显表达式。最后,对所得结果进行了讨论。     

贮存可用度约束下的可修系统寿命评估与优化

针对长期贮存复杂可修系统的特点,提出一种以可用度为约束的系统贮存寿命评估方法。该贮存系统由三类部件串联构成:第一类部件为高可靠产品,具有给定故障时间分布且不进行检测;第二类部件为等时定检维修产品,且修复如新;第三类部件为定期预防性更换产品,更换周期与检测周期相同。在分析上述三类部件瞬态贮存可用度变化规律基础上,推导了此类系统的平均贮存可用度,并以其作为约束条件,建立了该类系统贮存寿命的评估与优化模型,给出了满足系统寿命最大化的检测与更换策略。     

修理工单重休假可修系统优化管理研究

针对修理工带有单重休假的单部件可修系统,提出了一种新的维修更换模型.假定系统是可修的,在系统逐次故障后的维修时间构成随机递增的几何过程,系统工作时间和修理工休假时间构成随机递减几何过程的情况下,选取系统的总工作时间T和故障维修次数N为更换策略,以长期运行单位时间内的期望效益为目标函数,通过更新过程和几何过程理论建立数学模型,分别导出了目标函数的解析表达式.还在一定条件下证明了策略N比策略T优,并通过数值例子验证了该方法的有效性.最后,还对结果进行了讨论.     

非线性优化GM(1,N)模型及其应用研究

GM(1,N)模型在因素一次累加弱化系统指标间波动性和灰性的基础上,建立了各因素线性关系的灰色模型,但其强制性的线性假设以及不够完善的求解方法致使其实际运用较少。 为解决这类问题,文章提出了两个非线性优化的GM(1,N)模型--非线性GM(1,N,x(0)1)和GM(1,N,x(1)1)模型,即在GM(1,N)白化方程的基础上建立因素间非线性关系,并通过BP网络拟合,最终得出拟合结果和预测值。进一步证明了两种非线性GM(1,N)模型均属于GM(1,N)的派生形式,并提出了运用非线性优化GM(1,N)模型进行指标预测的具体方法。 最后通过一个实例进一步表明该模型的可行性与优化性。     

基于PH分布的温储备可修系统可靠性模型

针对以往研究利用指数分布等典型分布导致系统可靠性建模约束条件过于严格的问题,以包含n个单元的温储备可修系统为研究对象,考虑系统具有单一维修台,采用可近似拟合任意分布的Phase-type(PH)分布构建了一种描述能力更强的系统可靠性模型,假设工作单元、备用单元寿命和维修时间分别服从不同的PH分布,得出了系统稳态可用度、系统平均连续工作时间、维修台故障单元到达率等一系列可靠性参数的解析表达式。最后,通过算例分析验证了该方法的正确性和适用性。     

修理工单重休假可修系统平均停机时间研究

针对修理工带有单重休假的单部件可修系统,提出了一种新的维修更换模型。假定系统是可修的,逐次故障后的维修时间构成随机递增的几何过程,系统工作时间构成随机递减的几何过程。在修理工休假时间分别为随机变量和定长的情况下,选取系统的总工作时间T和故障维修次数N为更换策略,以长期运行单位时间内的平均停机时间为目标函数,通过更新过程和几何过程理论建立数学模型,导出了目标函数的解析表达式。并根据目标函数的不同情况,通过最小化目标函数或设置停机时间阈值来获取系统最优的更换策略T*和N*。通过两个仿真例子验证了该方法的有效性。     

周期性检查的二部件装备可用度研究

针对周期性检查的二部件可修系统的可用度建模问题,论文假设系统故障时间和修复时间服从任意分布形式,采用完全维修策略,以递归的方法构建了该类装备可用度的计算模型,并对串联、并联和备份3种典型结构形式的可用度进行了计算和验证,计算结果表明该模型符合系统的物理规律,可以实现对二部件周期性检查装备的可用度计算,为周期性检查的复杂装备可用度计算奠定了技术基础.最后以故障/维修时间服从威布尔/正态分布的周期性检查装备为例对系统检查周期、可用度的关系进行了分析,为合理确定装备检查周期、提高装备可用度提供了很强的指导意义.     

预防维修决策分析

针对现代地空导弹武器系统维修时间不服从指数分布的特点,在系统寿命、预防维修时间和修理时间均服从一般分布的情况下,研究了系统的不完善预防维修策略问题。利用半马尔可夫过程建立了不完善预防维修模型;给出了不完善预防维修可用性的计算方法;在系统稳态可用性最大化原则下,提出了一种判别是否采用预防维修的有效方法。     

不完全维修条件下的视情维修优化模型

针对实际工作中系统无法通过维修手段恢复如新的情况,利用离散状态的马尔可夫过程,将一类基本的不完全维修模型与视情维修理论相结合,建立了劣化系统在不完全维修条件下的视情维修模型。根据马氏过程平稳状态下的统计平衡原理,提出了求解系统稳态可用度的一类解析算法,并在此基础上,以系统稳态可用度最大为优化目标,确立了不完全维修条件下劣化系统的最佳检测间隔时间和视情维修阀值。最后,通过具体算例验证了了模型与算法的可行性。     

具有两类失效状态和休假的并联可修系统

研究了修理工可多重休假的两相同部件并联可修系统,每个部件有两类失效状态。假定部件寿命服从指数分布,部件修理时间和修理工休假时间均服从一般连续分布,利用补充变量法求出了系统的瞬时可用度和瞬时故障频度的Laplace变换式,以及系统的稳态可用度和稳态故障频度的明显表达式,并得到了系统可靠度的Laplace变换式和首次故障前平均时间的明显表达式。此外,还对系统进行了效益分析。     

具有时变时延和丢包的网络控制系统H∞优化控制

研究了一类存在时变时延和丢包的网络控制系统(networked control systems, NCS )的H∞优化控制问题。当网络时延和连续丢包有界时,NCS被建模为等效的具有时变时滞的系统,利用Lvapunov Krasovskii泛函和线性矩阵不等式方法,在NCS渐近稳定的基础上给出NCS状态反馈次优和最优H∞控制律的设计方法,求解时不需要使用重复迭代,设计控制器时也无须知道调节参数。仿真表明了此方法的可行性和有效性。