[发明专利]基于三元决策图的容错系统通用分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一般容错系统的可靠性分析领域，具体来说是一种基于无关覆盖模型的三元决策图可靠性分析方法

背景技术

容错系统被广泛应用于可靠性领域，常用于关键领域例如核电站，空间站，航天器和大型数据存储系统等。然而，在传统的覆盖模型中，如果某些故障组件没有能被检测出，那么该系统就无法针对该故障进行替换，系统也无法通过重构进行自我修复。除此之外，这些未被检测出来的故障组件可能会污染(比如软件病毒感染，缺陷指令)或影响其他正常的组件从而导致整个系统的故障。

于对覆盖模型完整性的考虑，当对容错系统进行可靠性分析时有必要去考虑这种没有被检测到位的故障组件。因此，不完全错误覆盖模型应运而生。这是一种包含未检测出的故障组件的覆盖模型，它将故障分为两种：一种为覆盖的故障(能够被检测的)，另一种为未覆盖的故障(无法被检测的)。在发生覆盖的故障时系统会自动用备件替换进行自我修复，除非备件被完全消耗或无备件替换时才会导致整个系统的故障；一旦未覆盖的故障发生则直接导致整个系统故障。经过多年的发展，不完全错误覆盖(以下称不完全覆盖模型)被广泛的认可并应用于实践。但是，不完全覆盖模型过度关注于系统组件的故障问题而忽略了系统中组件之间的关联性问题(以下称为系统关联性)。

系统关联性是指系统中的组件相互关联共同影响系统。但是在大量的实际应用中，很多初始关联的系统在运行过程中由于某些组件的覆盖故障导致另一些组件与系统失去关联，例如对图4的故障树模型F＝(x₁+x₂)(x₃+x₄)，当组件x₁发生覆盖故障时，组件x₂与系统失去关联F(x₁＝1)＝(1+x₂)(x₃+x₄)＝x₃+x₄。如果放任这些无关性组件，则会对当前系统留下一定的隐患。无关性组件也有发生未覆盖故障的风险，而传统的不完全覆盖模型并不能规避这些风险根据不完全覆盖模型，任何组件发生未覆盖的故障则直接导致系统失效。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有不完全覆盖模型无法检测系统无关性组件的缺陷，提出一种通用的三元决策图在兼顾传统的不完全覆盖模型的基础上适用于无关性覆盖模型，这种方法还能适用于各种条件下的覆盖模型并能在一定程度上提高系统的可靠性，加快系统可靠性的分析效率。

为实现上述目的，本发明所设计的基于三元决策图的容错系统通用分析方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

1)构建基于系统的故障树布尔表达式模型f，其中包括n个系统组件x_i，i、n为自然数，且i＝1～n；

2)构建所述每个系统组件x_i的最小无关触发布尔表达式G(x_i)；

3)构建所述最小无关触发布尔表达式G(x_i)的二元决策图；

4)根据所述二元决策图计算每个系统组件x_i的无关触发布尔表达式的最小蕴含式PI(x_i)；

5)构建故障树布尔表达式模型f的最小割集

6)根据所述系统组件x_i的无关触发布尔表达式的最小蕴含式PI(x_i)和最小割集求每个系统组件x_i发生故障时导致的无关组件为系统组件x_i发生覆盖故障；

7)将所述步骤6)的结果代入系统无关性覆盖模型ICM，得到无关性覆盖表达式f_icm；

8)根据所述无关性覆盖表达式构建三元决策图，并根据所述三元决策图对系统做定性与定量分析。

优选地，所述步骤6)中系统组件x_i发生故障时导致出现的系统无关组件的计算方法为从所述系统组件x_i的无关触发布尔表达式的最小蕴含式PI(x_i)中去除与所述最小割集中相同的元素，并去除含非式子，得到系统组件x_i发生故障时导致出现的系统无关组件