[发明专利]一种基于模型检测技术的复杂机电系统可靠性评估方法

摘要

本发明公开了一种基于模型检测技术的复杂机电系统可靠性评估方法，通过对复杂机电系统进行可靠性分析形式化建模以及可靠性要求的形式化表达，利用模型检测工具由计算机自动判断系统是否满足预期设定的可靠性指标并且求解系统可靠度以及各种故障模式发生的概率。该方法克服了传统机电系统可靠性评价方法建模、评估过程复杂的缺点，提高了复杂机电系统可靠性评估的效率和准确性。

主权项

1.一种基于模型检测技术的复杂机电系统可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建复杂机电系统的状态空间；2)建立复杂机电系统可靠性分析的形式化模型；3)复杂机电系统可靠性要求的形式化规约；4)复杂机电系统各种潜在故障模式的形式化规约；5)复杂机电系统的形式化验证：根据步骤2)建立的复杂机电系统可靠性分析的形式化模型以及步骤3)、4)建立的可靠性要求的形式化规约、潜在故障模式的形式化规约，输入到模型检测工具，通过计算机自动搜索复杂机电系统的有穷状态空间，判断复杂机电系统是否满足预期设定的可靠性指标并求解复杂机电系统的可靠度以及各种潜在故障模式发生的概率，实现系统的可靠性评估；步骤1)具体包括以下步骤：首先分析复杂机电系统功能，包括复杂机电系统总功能以及为了实现总功能，复杂机电系统内各组成部分要实现的元功能；其次分析系统的结构组成，对系统进行结构层次划分，研究各层次的结构组成以及子系统内元部件之间以及不同子系统内元部件之间的逻辑关系，通过状态变迁描述系统内不同组成部分为了实现系统总功能而发生的行为过程，形成正常条件下复杂机电系统各种状态及其变迁序列的形式化表达，称为状态及其变迁序列的正常视图；另一方面，考虑复杂机电系统内不同元部件在潜在失效模式下可能发生的状态变迁，建立与失效模式相对应的系统状态及其变迁序列的形式化表达，形成系统状态及其变迁序列的失效视图；最后将复杂机电系统正常工作条件下以及包含潜在故障条件下的状态变迁融合，即将复杂机电系统的故障视图同正常视图相融合，得到复杂机电系统的状态空间；步骤2)具体包括以下步骤：根据1)中的结果，得到复杂机电系统功能正常条件下的状态变迁序列以及系统内元部件存在故障的条件下的状态变迁序列；再根据复杂机电系统内各种故障发生的概率信息，在系统功能正常条件下的状态变迁序列的基础上增加各种故障状态分支并确定各种故障发生的概率信息，通过反应式模块形式语言构建复杂机电系统可靠性分析的形式化模型；步骤3)具体包括以下步骤：根据复杂机电系统的功能层次结构与系统正常情况下的行为状态描述，采用自顶向下的策略，确定能反映系统总功能的最高层次的系统行为及其状态，以此表征复杂机电系统功能正常使能条件下的行为和状态，以能够实现这一系统状态的概率作为复杂机电系统的可靠性评价指标；并利用形式化逻辑语言建立系统可靠性要求的形式化规约；步骤4)具体包括以下步骤：利用风险分析技术辨识复杂机电系统潜在的危险行为和故障模式，针对系统的潜在故障模式，分析能反映潜在故障模式的最高层次的行为与状态，以此表征与潜在故障模式对应的异常行为和状态，以能够实现这一系统状态的概率作为潜在故障模式发生的概率；最后利用形式化逻辑语言建立各种故障模式的形式化规约。