Reliability Modelling and Analysis of Satellite Propulsion System Based on Reliability Block Diagram and Extended Object-Oriented Petri Net

Modern satellite propulsion systems are generally designed to fulfill multiphase-missions.Traditional reliability modelling methods have problems of inadequate depict capacity considering complex systems such as satellite propulsion system.An extended object-oriented Petri net(EOOPN)method was proposed to facilitate the reliability modelling of satellite propulsion system in the paper.The proposed method was specified for modelling of phased mission system,and it could be implemented by generating combination of Petri net(PN)principles and object-oriented(OO)programming.The effectiveness of the proposed method was demonstrated through the reliability modelling of a satellite propulsion system with EOOPN.The major advantage of the proposed method is that the dimension of net model can be reduced significantly,and phased mission system at system,phase,or component levels can be respectively depicted.Furthermore,the state-space explosion problem is solved by the proposed EOOPN model efficiently.     

基于递归BDD的网络系统可靠度算法

在网络系统可靠度的BDD算法中,将网络系统表示成BDD时二叉树中存在一定重复和冗余项,从而影响了不交化最小路集的搜索效率.为此,提出了一种基于递归BDD(RBDD)的网络系统可靠度算法.在该算法中,RBDD包括2个二叉树,一个是包含1个伪叶节点的二叉树,另一个是伪叶节点对应的二叉树.理论分析和实例都表明由RBDD得到的...     

有共因失效的系统可靠性的GO法分析

研究在风险评价中应用GO法进行含有共因失效的系统可靠性定量分析方法。应用M arkov过程理论,导出了可修部件共因失效概率的近似计算公式,利用GO法即可直接计算系统状态概率,提出了有共因失效的可修系统状态概率定量分析的GO法算法,并应用于三取二系统和外电源备用系统的共因失效分析。结果表明:共因失效对系统可靠性有很大影响,而GO法算法是进行系统共因失效分析的有效而实用的方法。     

大型生命线工程抗震可靠度分析的递推分解算法

提出了系统结构函数的递推分解格式,建立了网络抗震可靠度的递推分解算法,这一算法的邦弗瑞尼不等式下限为系统可靠度的真实界限,从而给出了计算大型网络系统抗震可靠度的一类新方法,并进行了不同类型系统抗震可靠性分析的案例研究,证实了建议算法的有效性。     

Efficient Fault Tree Analysis of Complex Fault Tolerant Multiple-Phased Systems

Fault tolerant multiple phased systems (FTMPS), i.e., systems whose critical components are independently replicated and whose operational life can be partitioned in a set of disjoint periods, are called "phases". Because of their deployment in critical applications, their reliability analysis is a task of primary relevance to validate the designs. Fault tree analysis based on binary decision diagram (BDD) is one of the most commonly used techniques for FTMPS reliability analysis. To utilize the technique the fault tree structure of FTMPS needs to be converted into the corresponding BDD format. Our research work shows that the system BDD generation algorithms presented in the literature are too inefficient to be used for industrial complex FTPMS because of the problems, such as variable ordering and combination of large BDDs. This paper presents a more efficient approach consisting of a flatting pre-processing technique, a proved efficient ordering heuristic and a bottom-up generation algorithm. The approach tries to combine share-variable BDDs by complex combination operation firstly and then combine no-share-variable BDDs using simple combination operation, thus to alvoid the intensive computations caused by large BDD combination operations. An example FTMPS is analyzed to illustrate the advantages of our approach.     

GPS/BDS/GLONASS组合系统相对定位选星算法

通过分析多系统相对精度衰减因子(RDOP)与选星数的关系,借鉴选星前后几何精度衰减因子(GDOP)差值随选星数变化的负指数衰减模型,利用从苏州获取的卫星数据,对选星前后的RDOP差值与选星数的关系进行了分析。根据可见星的空间分布规律,提出了一种基于卫星高度角和方位角进行分区筛选的快速选星算法;并利用从河南获取的卫星数据对该算法进行了验证。结果表明,该算法具有良好的稳定性,相比于最小RDOP法,以损失少量的精度换取了计算量大幅度的减少。     

基于滑动窗口技术的网络节点对可靠性评估

为了有效评估网络可靠性,通过计算网络节点对的可靠性,提出了一种利用节点有序排列的随机图模型来计算网络系统中节点对可靠性的新方法.该方法使用基于滑动窗口技术的递归算法,滑动窗口由数个连续节点构成.首先通过在单步中计算出窗口包含的所有节点的连通概率,其次窗口向前滑动一个节点,此过程重复,直至窗口到达最后的节点,此时的连通概率即可计算网络系统的节点对可靠性.仿真结果表明,该方法尤其适用于邻近节点间距很小的网络.算法最主要的优点在于降低计算复杂度.     

低轨卫星互联网多属性切换控制方法

针对低轨(low earth orbit, LEO)卫星通信系统中星间单属性切换容易造成当前属性最优而其他属性较差的问题，提出一种LEO卫星星间多属性切换路径筛选算法。该算法根据终端的运动情况以及卫星星历信息预测未来一段时间内可供终端切换的所有服务卫星。同时考虑服务时长、仰角以及空闲信道3个属性对星间切换的影响，找到一条在3种属性上都较优的切换路径。仿真结果表明，所提算法不仅可以降低切换失败率，还可以降低星上的平均负载以及新呼叫的阻塞率。     

电力系统可靠性评估的Monte-Carlo方法——系统状态及其转移过程的随机模拟

本文通过对运行状态及其转移过程的随机模拟来评估电力系统的可靠性。这便于分析运行中的各种故障与修复过程,也为统计电力系统故障频率和失负荷电量等可靠性指标创造了条件。在模拟方法上,本文首次应用条件数学期望和条件分布的概念和方法,提出了以状态持续时间的期望代替其模拟采样值的想想,显著地降低了可靠性指标统计量的方差。而由此引起的对后续状态转移过程的影响,是通过一种递推条件分布来考虑的。 本文应用该方法对一发电系统的可靠性评估问题作了试算,并与直接模拟法进行了对比。     

一种用二元判决图求网络可靠度的方法

在已有结果的基础上,提出了一种利用二元判决图计算网络可靠度的方法．该方法将网络的最小路集用二元判决图来表示,并得到最小路集的不交和,最后获得网络的可靠度．与其他方法比较,该方法所用的二元判决图的规模较小,并且可以计算出在不同故障率条件下、不同时间长度下的网络可靠度．     

含有J2项摄动的卫星追逃轨道优化

研究含有摄动作用下卫星拦截逃逸的双边最优控制问题,其中假定拦截卫星和目标都使用幅值受限连续有限推力进行机动。在卫星所受二体引力基础上加入J2项非球形摄动,推导了两星的动力学方程。为了求得该微分对策问题的鞍点最优解,根据极大极小值的充分必要条件由系统的哈密顿函数得到双边最优时的控制输出,将最优控制问题转化为两点边值问题。针对该问题存在的初值难以获取、收敛困难等问题,采用启发式优化算法搜到鞍点解的初值,并将其带入非线性优化算法获得精确数值解,最后通过仿真给出了两星追逃过程中的最优轨迹和双边最优控制输出。      

复杂系统可靠性的GO法精确算法

GO法是以成功为导向的系统可靠性分析方法 ,直接进行系统可靠性定量计算是 GO法的优点。但是对复杂系统 ,GO运算过程中需要保留共有信号项 ,并进行修正处理 ,直接计算较难实现。该文给出了对共有信号项进行修正的计算公式推导过程 ,并提出了有共有信号的复杂系统中 GO法定量计算的新的精确方法 ,只要对共有信号的状态组合进行多次简单的 GO运算 ,就可以计算系统所有信号流状态概率的精确值。算例说明方法是正确的 ,结果是精确的 ,此方法简单有效 ,使 GO法得到进一步发展和应用     

Reliability Analysis of Electrical System of CNC Machine Tool Based on Dynamic Fault Tree Analysis Method

The electrical system of CNC machine tool is very complex which involves many uncertain factors and dynamic stochastic characteristics when failure occurs.Therefore,the traditional system reliability analysis method,fault tree analysis(FTA)method,based on static logic and static failure mechanism is no longer applicable for dynamic systems reliability analysis.Dynamic fault tree(DFT)analysis method can solve this problem effectively.In this method,DFT first should be pretreated to get a simplified fault tree(FT);then the FT was modularized to get the independent static subtrees and dynamic subtrees.Binary decision diagram(BDD)analysis method was used to analyze static subtrees,while an approximation algorithm was used to deal with dynamic subtrees.When the scale of each subtree is smaller than the system scale,the analysis efficiency can be improved significantly.At last,the usefulness of this DFT analysis method was proved by applying it to analyzing the reliability of electrical system.     

网络可靠度BDD分析中2种边排序策略的性能比较

网络可靠度二元决策图（BDD）分析过程包含边排序、BDD生成和可靠度评估3个步骤,其中BDD生成和可靠度评估的计算复杂度和BDD尺度线性相关,而BDD尺度取决于边排序．因此,边排序问题是研究网络可靠度BDD分析的核心．在实现广度优先和深度优先2种边排序策略的基础上,针对规则网络（N＊N型和M＊N型）,比较了这2种策略的分析性能．实验数据表明：1）规则网络中广度优先边排序策略优于深度优先边排序策略;2）当M〉N时,广度优先边排序策略在M＊N型网络中的性能表现优于与之等价的N＊M型网络．这些结论为设计更优的启发性边排序策略提供了重要依据．     

基于网络缩简的K-剩余连通可靠度的蒙特卡洛方法

讨论了具有不可靠结点网络的可靠度估计问题,提出了具有不可靠结点K-终端网络的串并联缩简原则,并将该缩简原则应用于递归方差衰减(Recursive Variance Reduction,RVR)蒙特卡洛(Monte Carlo)方法中,得到一种无偏且高效的估计可靠度的方法.该方法是依据状态空间分解原理,将对原状态空间的抽样实验递归地转为对其子空间的实验,并且在对子空间抽样实验前进行网络缩简,使得有些子空间不用抽样,对应方差为0.最后,通过实验验证了算法的有效性.     

动态大系统的分散完整性控制

从提高动态大系统的可靠性出发，提出对系统中的传感器故障和执行机构故障具有完整性的分散控制器设计方法．建立了大系统的统一故障模型，给出故障大系统鲁棒稳定的充分条件，并在飞机容错控制系统中加以应用，仿真结果表明，效果良好．     

YAG激光器系统可靠性分析中GO法的应用

GO法是一种以成功为导向的系统概率分析技术,已应用于可修系统的可靠性分析。YAG激光器振荡阈值较低、能量转换效率较高,在室温下能以连续或脉冲方式工作,具有广泛的应用领域。该文应用GO法分析YAG激光器系统的可靠性,得到系统平均无故障工作时间等重要可靠性指标。对各部件的故障率和维修率的重要度进行了分析,指出闪光灯是影响YAG激光器系统可靠性的最重要部件,讨论了改善YAG激光器系统可靠性的措施。说明GO法适用于YAG激光器系统的可靠性分析,可进一步推广并应用于其他激光器系统。     

压气机叶片模糊可靠性研究

以压气机叶片为可靠性分析对象,给出了其失效的模糊定义和模糊可靠性数学模型．用常规可靠性计算方法和本模型分别计算了压气机叶片的可靠度．结果表明,模糊可靠性方法更加合理．     

空间信息网络的改进路由算法研究

研究了空间信息网络的拓扑结构和路由特点,对网络的星间链路长度和覆盖性能进行了分析。针对空间信息网络的特点对现有算法进行了改进,并加入一些优化措施,从而形成一种新的适用于空间信息网络应用的动态路由算法,该算法能够找出任意两颗卫星间通信的最佳路径集合,同时能够在链路质量容许的情况下,尽量避免通信链路切换的发生,从而较大地提高了系统性能。通过仿真和分析表明该算法提高了系统性能,降低了切换概率,增加了链路的可靠性,且相对付出的链路代价较小。     

基于FORM的Monte Carlo精度修正可靠度算法

结构可靠度分析的核心是计算预定义功能函数的失效概率。提出一种基于一次可靠度算法 (FORM)计算结果的 Monte Carlo精度修正可靠度算法 ,它将原可靠度列式转换为一个求旋转坐标系下 n- 1元函数的统计均值问题 ,统计均值用 Monte Carlo法计算。这种可靠度算法克服了传统FORM法误差较大以及 Monte Carlo法效率低的困难 ,与二次可靠度算法 (SORM)相比 ,计算结果对验算点的计算精度不敏感。通过算例分析验证了该文方法的合理性