[发明专利]一种考虑级联失效的电路系统容错能力仿真分析方法

权利要求书

1.一种考虑级联失效的电路系统容错能力仿真分析方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、对所选定的电路系统内部进行结构和功能分析，并对电路系统内部所有元器件及其引脚连接点分别进行编号；

S2、依据步骤S1给定的编号，将该电路系统转化为SPICE仿真软件所需输入的网表文件；

所述网表文件为SPICE仿真软件所能识别的，并且能够用于描述电路元件相互之间连接关系和元器件电气特性的文本文件，文本文件内部包含了步骤S1中所述元器件编号、元器件引脚连接点编号以及元器件电气参数信息，所述网表文件还包含了用于控制仿真过程的SPICE命令；

S3、根据电路系统内部所有元器件类型和型号，设置各元器件的失效模式，并将各类元器件的额定值设置为失效阈值，由此构建判定级联失效所需的失效描述文件；

S4、通过更新网表文件中初始失效的元器件对应的描述信息注入初始失效；

S41、读取失效描述文件中设置的元器件初始失效模式；

S42、根据所读取的元器件初始失效模式，将网表文件中对应的元器件描述信息更新为一个相应的电阻，若失效模式是开路，则将对应元器件的描述信息更新为阻值大于10⁵欧的纯电阻，若失效模式为短路，则将对应元器件描述信息更新为阻值小于10^-4欧的纯电阻；

S5、将更新后的网表文件输入到SPICE仿真软件中，仿真计算获取所有元器件的各引脚电流和电压，记录到仿真输出文件中；

S6、根据元器件各引脚电流和电压的仿真输出结果，并结合步骤S3中构建的失效描述文件中记录的失效判据和失效阈值，判断各个元器件上由失效判据所规定的特定类型的负载是否超过该元器件的失效阈值；

如果元器件上规定类型的负载超过自身失效阈值，即认为该元器件发生级联失效，并根据相应的失效状态更新网表文件中该级联失效元器件的描述信息，返回步骤S5；

根据上述判定方法，如果没有元器件发生级联失效，则认为级联失效传播停止，并执行步骤S7；

所述的判断元器件发生级联失效，并更新网表文件的具体步骤为：

S61、根据元器件的失效判据，提取元器件各引脚的电参数，电参数为电流、电压或者功率中的一种，并将电参数分别与相应失效阈值进行比较，如果相应的电参数超过失效阈值描述，则认为该元器件失效；

S62、读取失效描述文件，获取相应元器件预设的失效模式；

S63、根据所确定的失效模式，将网表文本中对应的元器件描述信息更新为一个相应的电阻，若失效模式是开路，则将对应元器件的描述信息更新为阻值大于10⁵欧的纯电阻，若失效模式为短路，则将对应元器件描述信息更新为阻值小于10^-4欧的纯电阻；

S7、整理收集电路系统在级联失效传播过程中先后发生级联失效的元器件编号，从而确定在给定初始失效元器件下的级联失效传播路径；

S8、根据步骤S7确定的级联失效传播路径，选择级联失效传播路径中前三步级联失效的元器件作为关键元器件进行冗余备份；

所述对关键元器件进行冗余备份的前提是保证改进后的电路系统电气功能不变，其具体步骤如下：

S81、识别需要加强的元器件类别；

S82、若元器件失效判据为功率过载或者电流过载，则在相应的元器件两端并联相同类型但参数值不同的元器件，使得并联之后参数值等于原有的元器件，阈值提高为原有元器件的两倍；

若元器件失效判据为电压过载，则将原有元器件与同类型元器件串联，使得串联之后的参数值与原有元器件相等，阈值提高为原有元器件的两倍；

S9、根据步骤S8进行设计改进后的电路结构，重复步骤S1-S7，重新计算容错改进后相同初始失效导致的系统健康状态变化，并判断电路系统容错能力提升程度。

2.根据权利要求1所述的考虑级联失效的电路系统容错能力仿真分析方法，其特征在于：所述元器件失效模式包含短路以及开路，在失效描述文件中短路用0表示，开路用1表示；

所述失效阈值描述为元器件能长时间工作的最大电气参数值的平均值，所述失效阈值采用元器件额定值表示；

所述元器件失效判据为判定元器件失效的依据的数字代码，所述失效判据包括电压过载、电流过载和功率过载，电压过载、电流过载和功率过载分别用1、2和3表示；

所述失效描述文件为记录各元器件失效模式、失效阈值、初始失效模式以及失效判据的文本文件。